FR2588065A1

FR2588065A1 - Procede pour evacuer de la chaleur d'une charge de refrigeration et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede

Info

Publication number: FR2588065A1
Application number: FR8613772A
Authority: FR
Inventors: Constantion Carpetis
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1986-10-02
Publication date: 1987-04-03
Also published as: US4735053A; CA1260550A; DE3535083A1; JPS62182557A; DE3535083C2

Abstract

IL S'AGIT D'AMELIORER LE RENDEMENT ENERGETIQUE D'UN PROCEDE D'EVACUATION DE LA CHALEUR D'UNE CHARGE DE REFRIGERATION DANS UN DISPOSITIF DE REFRIGERATION GIFFORD-MACMAHON A TRAVAIL PERIODIQUE. POUR CELA, CHAQUE FOIS QUE LE GAZ REFRIGERANT ENTRE DANS LA CAPACITE ACCUMULATRICE 12 ET QU'IL EN SORT, ON LE MET EN CONTACT THERMIQUE AVEC UN REGENERATEUR ACTIF MAGNETIQUE 18 ENTRE LA CHARGE DE REFRIGERATION 17 ET LA CAPACITE ACCUMULATRICE, LA SUBSTANCE MAGNETIQUE DE CE REGENERATEUR ETANT AIMANTEE LORSQUE LE GAZ REFRIGERANT ENTRE DANS LA CAPACITE ACCUMULATRICE ET DESAIMANTEE LORSQU'IL EN SORT.

Description

L'invention concerne un procédé pour l'évacua-

tion de la chaleur d'une charge de réfrigération dans un

dispositif frigorifique de Gifford-MacMahon à fonctionne-

ment périodique, dans lequel, dans chaque période, on met un gaz réfrigérant comprimé arrivant par une entrée

à haute pression en contact thermique avec un régénéra-

teur refroidi dans la période précédente, pour le refroi-

dir de cette façon, puis on achemine le gaz réfrigérant à une capacité accumulatrice, en le faisant passer par la charge de réfrigération, ensuite, on détend le gaz réfrigérant après la fermeture de l'entrée à haute pression et par ouverture d'une sortie à basse pression,

pour le refroidir et, au moyen d'un piston de refou-

lement, on l'envoie en partie de la capacité accumula-

trice à la sortie à basse pression, en le faisant pas-

ser oar la charge de réfrigération et le régénérateur, la puissance de réfrigération étant alors cédée à la

charge de réfrigération et le générateur étant alors re-

froidi.

L'invention se rapporte par ailleurs à un dispo-

sitif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant

une entrée à haute pression obturable ainsi qu'une sor-

tie à basse pression obturable pour le gaz réfrigérant,

une chambre de régénérateur reliée, d'une part, à l'en-

trée à haute pression et à la sortie à basse pression

et, d'autre part, à une capacité accumulatrice avec in-

terposition d'une charge de réfrigération, et une cham-

bre d'accumulateur qui est divisée par un piston de re-

foulement mobile en translation dans cette chambre, en deux capacités partielles isolées l'une de l'autre à

joint étanche, une capacité partielle formant la capaci-

té accumulatrice reliée à la chambre du régénérateur tan-

dis que l'autre capacité partielle est reliée à l'entrée

à haute pression et à la sortie à basse pression.

Un procédé de ce type et un dispositif de ce type sont connus, par exemple par l'ouvrage "Cryogenics

2 2588065

Fundamentals" de G.G. Haseldon, Academic Press, Londres, New-York, 1971, pages 74 et suivantes. Les installations qui travaillent selon ce procédé sont d'une construction mécanique très simple et atteignent cependant de bons rendements de réfrigération. Le but de la présente invention est d'améliorer

encore le rendement d'un procédé du genre décrit au dé-

but. Selon l'invention, ce oroblème est résolu, dans un procédé du genre décrit au début, par le fait qu'on

met le gaz réfrigérant en contact thermique avec un régé-

nérateur actif magnétique (AMR) lorsqu'il pénètre dans

la capacité accumulatrice et lorsqu'il sort de cette ca-

pacité, entre la charge de réfrigération et la capacité

accumulatrice, la substance magnétique de ce régénéra-

teur étant aimantée lors de l'introduction du gaz réfri-

gérant dans la capacité accumulatrice et au contraire dé-

saimantée lors de la sortie du gaz réfrigérant de la ca-

pacité accumulatrice.

On obtient donc une réfrigération selon le prin-

cipe de Gifford-MacMahon combinée à une réfrigération ac-

tive magnétique qui est déjà connue en soi (J. Appl.

Phys. 49 (3) mars 1978, pages 1216 t suivantes;

Cryogenics, Octobre 1981, pages 579 et suivantes).

La réfrigération magnétocalorique a déjà été dé-

montrée à l'échelle du laboratoire. La substance ferroma-

gnétique utilisée pour cela est aimantée et désaimantée

périodiquement avec une haute intensité de champ magnéti-

que, de préférence dans des bobines supraconductrices, le froid qui est produit lors de la désaimantation étant transmis à la charge tandis que la chaleur qui se dégage de façon correspondante lors de l'aimantation doit être

évacuée et envoyée à un puits de chaleur.

Dans la réalisation technique de la réfrigéra-

tion magnétocalorique, on se heurte à des difficultés en

raison du fait que les courants de gaz réfrigérant doi-

3 -2588065

vent subir des changements de direction, c'est-à-dire qu'il est nécessaire d'inverser les trajets d'écoulement à des températures très basses. En règle générale, on

doit également utiliser des conduites flexibles qui co-

sent elles aussi des problèmes pratiques considérables

aux basses températures.

La combinaison de la réfrigération magnétocalo-

rique avec le processus de Gifford-MacMahon qui a été dé-

crite plus haut permet au contraire d'obtenir un circuit de gaz réfrigérant particulièrement avantageux dans la

rdgion de la substance magnétique des régénérateurs ac-

tifs magnétiques, les joints d'étanchéité et soupapes sont disposés, non pas dans la région du gaz froid mais

dans la région à haute température. Ceci est valable aus-

si bien oour les soupapes de fermeture de l'entrée à hau-

te pression et de la sortie à basse oression que nour les joints d'étanchéité du piston de refoulement utilisé

pour la capacité accumulatrice. On obtient de cette fa-

çon une construction de machine frigorifique qui ne pose Das de oroblêmes, cependant que, sous L'effet de l'effet

de réfrigération combinée du Drocessus de Gifford-

MacMahon d'une part, et de l'effet de réfrigération ma-

qncocalorique d'autre part, le rendement est au total

lui aussi considérablement augmenté.

On peut obtenir un nouveau perfectionnement du procédé selon l'invention oar le fait qu'on met le gaz

réfrigérant en contact thermique avec un autre régénéra-

teur actif magnétique (AMR) lors de son entrée dans la

capacité accumulatrice et lors de sa sortie de cette ca-

pacité, entre la charge de réfrigération et le régénéra-

teur, la substance magnétique de ce régénérateur étant désaimantée lors de l'introduction du gaz réfrigérant dans la capacité accumulatrice et au contraire aimantée

lors de la sortie du gaz réfrigérant de la capacité accu-

mulatrice.

Le deuxième régénérateur actif magnétique tra-

4 2588065

vaille donc en opposition de phase Dar rapport au pre-

mier et conduit à un nouvel accroissement de la puissan-

ce de réfrigération par période de travail.

Il est avantageux d'introduire les substances magnétiques des régénérateurs actifs magnétiques dans un champ magnétique pour les aimanter et de les extraire de ce champ magnétique pour les désaimanter. Ceci peut être

obtenu au moyen de simples poussoirs ou d'éléments équi-

valents qui plongent dans la cuve de réfrigération dans

laquelle la charge de réfrigération est logée.

Il est particulièrement avantageux d'effectuer ensemble la translation du piston de refoulement et la

translation de la substance magnétique du ou des régéné-

rateur(s) actif(s) magnétique(s), et un grand avantage

de l'invention réside en ce que la fréquence avec la-

quelle on exécute habituellement le processus de Gifford-

MacMahon est bien compatible avec la fréquence de l'effet magnétocalorique cyclique, c'est-à-dire que,

dans ce procédé, les deux effets travaillent à des fré-

quences qui leur sont favorables.

Il est avantageux de déplacer les substances ma-

gnétiques des deux régénérateurs actifs magnétiques en translation au moyen d'un entraînement couplé de manière

que les forces de translation se compensent partielle-

ment. Lors de l'introduction de la substance magnétique dans le champ magnétique et lors de son extraction hors

du champ magnétique, on doit dépenser des forces considé-

rables qui, dans le cas d'un couplage de l'entraînement des deux régénérateurs actifs magnétiques et avec le fonctionnement en opposition de phase décrit, peuvent être compensées dans une grande proportion. Ceci peut être réalisé d'une façon particulièrement avantageuse dans un dispositif en opposition de phase dans lequel, dans une translation commune des substances magnétiques

dans un sens, une substance plonge dans le champ magnéti-

que tandis que, en même temps, l'autre sort du champ na-

gnétique qui lui correspond respectivement.

Dans le cas o l'on utilise deux régénérateurs actifs magnétiques, il est particulièrement avantageux

de faire passer une partie du gaz réfrigérant en dériva-

tion par rapport au régénérateur actif magnétique et par rapport à la charge de réfrigération. De cette façon, on

peut éviter une dissymétrie du circuit, qui pourrait ré-

sulter du fait que le gaz réfrigérant, en revenant de la capacité accumulatrice au régénérateur, se réchaufferait dans le deuxième régénérateur actif magnétique interposé entre la charge de réfrigération et le régénérateur, à

un point tel qu'on ne pourrait plus atteindre une réfri-

gération suffisante du régénérateur de la machine

Gifford-MacMahon pour la période suivante. Si, au con-

traire, on fait passer une partie du gaz réfrigérant en déviation par rapport au régénérateur magnétique et par rapport à la charge de réfrigération, ce courant partiel n'est pas réchauffé à travers le deuxième régénérateur magnétique. Ce courant partiel peut ainsi refroidir le

régénérateur de la machine Gifford-MacMahon dans une me-

sure suffisante pour que, dans la période suivante, le

gaz réfrigérant comprimé entrant soit suffisamment forte-

ment refroidi.

L'invention se donne en outre pour but de créer

un dispositif du genre en question pour la mise en oeu-

vre de ce procédé.

Selon l'invention, dans un dispositif du genre décrit au début, ce problème est résolu par le fait

qu'un régénérateur actif magnétique contenant une subs-

tance magnétique qui peut être aimantée et désaimantée

alternativement, est en contact thermique avec le gaz ré-

frigérant entre la charge de réfrigération et la capaci-

té accumulatrice, et par le fait qu'il est prévu une com-

mande qui synchronise l'aimantation et la désaimantation de la substance magnétique avec l'ouverture alternative de l'entrée à haute pression et de la sortie à basse

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pression, ainsi qu'avec la translation oscillante du pis-

ton de refoulement.

Dans une forme préférée de réalisation de l'in-

vention, il est prévu d'interposer entre la chambre du régénérateur et la charge de réfrigération un autre régé- nérateur actif magnétique dont la substance magnétique

peut être aimantée par la commande, en opposition de pha-

se par rapport à la substance magnétique du premier régé-

nérateur actif magnétique.

Il est avantageux que les substances magnéti-

ques des régénérateurs actifs magnétiques puissent être

introduites dans un champ magnétique fixe pour l'aimanta-

tion et extraites de ce champ magnétique pour désaimanta-

tion. Dans ce cas, il s'est révélé avantageux que les

substances magnétiques des deux régénérateurs actifs ma-

gnétiques soient couplées mécaniquement l'une à l'autre

de telle manière que les forces de translation des subs-

tances magnétiques qui sont déplacées en translation en

opposition de phase se compensent partiellement.

Dans un exemple préféré de réalisation, il est

prévu une conduite de dérivation qui contourne les régé-

nérateurs actifs magnétiques et la charge de réfrigéra-

tion.

D'autres caractéristiques et avantages de 1'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la descrip-

tion qui va suivre, d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une représentation schématique d'une machine frigorifique Gifford-MacMahon comportant un refroidissement magnétocalorique simple, au moment de l'introduction du gaz réfrigérant comprimé; la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, prise au moment de la sortie du gaz réfrigérant en cours de détente; la figure 3 est une vue analogue à la figure 1,

avec un dispositif de réfrigération magnétocalorique tra-

7 2588065

vaillant en opposition de phase, lors de l'introduction du gaz réfrigérant comprimé; et la figure 4 est une vue analogue à la figure 3,

lors de la sortie du gaz réfrigérant en cours de déten-

te. Sur le dessin, les étapes de refroidissement ne sont représentées que très schématiquement et seuls ont

été indiqués sur les dessins les éléments qui sont abso-

lument nécessaires pour la compréhension des processus

qui s'y déroulent.

Tout d'abord, on décrira la machine frigorifi-

que reproduite sur les figures 1 et 2, qui comporte un refroidissement magnétocalorique simple. Cette machine

frigorifique comprend un étage amont 1 qui, sur le des-

sin, se trouve à l'intérieur du cadre 2 indiqué en traits interrompus, ainsi qu'un étage de réfrigération

proprement dit 3.

L'étage amont comprend une entrée à haute pres-

sion 5 qui peut être fermée au moyen d'une soupape 4 et

qui est reliée à une source de haute pression de gaz re-

frigérant d'une façon qui n'est pas représentée sur le dessin. Par ailleurs, il est prévu dans l'étage amont une sortie à basse pression 7 pouvant être obturée au moyen d'une soupape 6 et qui est reliée à une aspiration

de gaz réfrigérant, également non représentée sur le des-

sin.

L'entrée à haute pression 5 et la sortie à bas-

se pression 7 conduisent ensemble à une extrémité d'une

chambre de régénérateur 8 dans laquelle est logée une ma-

tière régénératrice possédant une haute capacité d'accu-

mulation et de transmission de chaleur, par exemple, de

la laine métallique ou équivalent. A l'extrémité oppo-

sée, une conduite de liaison 9 mène de la chambre de ré-

cénérateur 8 au volume intérieur de l'étage de réfrigéra-

tion 3 Dans l'étage amont, il est en outre prévu une

8 2588065

chambre d'accumulateur cylindrique 10 dans laquelle un piston de refoulement 11 est monté de façon à pouvoir se déplacer en translation à joint étanche par rapport à la chambre d'accumulateur, ce piston divisant la chambre d'accumulateur 10 en deux capacités partielles, à savoir

une première capacité partielle 12 et une deuxième capa-

cité partielle 13. La capacité partielle 12 forme une ca-

pacité accumulatrice qui est reliée à l'étage de réfrigé-

ration 3 par une conduite d'accumulateur 14. La capacité partielle 13 est reliée par une conduite 15 à l'entrée à haute pression 5 et à la sortie à basse pression 7 et,

de cette façon, également à l'une des extrémités la cham-

bre de régénérateur 8. Une garniture d'étanchéité annu-

laire 16, fixée au piston de refoulement 11, qui sépare les deux capacités partielles 12 et 13 l'une de l'autre,

se trouve à proximité immédiate de l'extrémité supérieu-

re du piston de refoulement 11, c'est-à-dire à proximité immédiate de la capacité partielle 13, et à une distance

relativement grande de la capacité partielle 12.

Entre le débouché de la conduite de liaison 9

dans l'étage de réfrigération 3 et la sortie de la con-

duite 14 de l'accumulateur sortant de l'étage de réfrigé-

ration 3, est agencée, dans l'étage de réfrigération,

une charge de réfrigération 17 qui est en contact thermi-

que avec le volume intérieur de l'étage de réfrigération

3. Par ailleurs, il est prévu entre la charge de réfrigé-

ration 17 et la sortie de la conduite 14 de l'accumula-

teur, un régénérateur actif magnétique 18, qu'on appelle-

ra dans la suite le AMR 18. Ce régénérateur comprend un électro-aimant supraconducteur 19 disposé à l'extérieur de l'étage de réfrigération 3 et qui engendre un champ magnétique à l'intérieur de l'étage de réfrigération 3,

ainsi qu'une substance magnétique 20 disposée à l'in-

térieur de l'étage de réfrigération 3 et qui présente de préférence la forme d'un piston qui est monté mobile en translation dans le volume intérieur de l'étage de

réfrigération, parallèlement à la direction longitudina-

le de cet étage. La translation de la substance magfréti-

que 20 peut être commandée à l'aide de tiges de poussée et de traction 21 qui pénètrent de l'extérieur dans l'étage de réfrigération 3 à joint étanche. Comme subs-

tance magnétique 20, on utilise des matières ferromagné-

tiques, par exemple du gadolinium. Cette substance pré-

sente des canaux de traversée pour le gaz réfrigérant,

qui permettent au gaz de traverser la matière dans la di-

rection longitudinale de l'étage de réfrigération. Ces canaux peuvent être usinés dans la substance magnétique présentée sous la forme d'un piston, ou encore, on oeut utiliser la matière ferromagnétique sous une forme

poreuse, de sorte que le gaz peut alors circuler à tra-

vers les pores de la matière magnétique. Une caractéris-

tique essentielle consiste en ce que, lorsqu'il traverse la matière magnétique, le gaz doit être en bon contact

de transmission de la chaleur avec cette matière.

La substance 20 peut être introduite dans le

champ magnétique produit par l'électro-aimant 19 et ex-

traite de ce champ au moyen des tiges de poussée et de

traction 21.

Dans l'utilisation du dispositif représenté sur les figures 1 et 2, la soupape 6 de la sortie à basse pression 7 se ferme tout d'abord tandis que la soupape 4

de l'entrée à haute pression 5 s'ouvre. Un gaz réfrigé-

rant comprimé pénètre dans le circuit à travers l'entrée

à haute pression 5 et ce gaz est refroidi dans la cham-

bre de régénérateur 8 à une température qui résulte de

la quantité de froid absorbée dans la matière du régéné-

rateur contenue dans la chambre du régénérateur. Le gaz

réfrigérant comprimé refroidi passe sur la charge de r.-

frigération 17 et pénètre à travers la substance magritï-

que 20 qui, dans cette phase, est disposée à l'intérieur

du champ magnétique, de sorte que la matière ferromagnâ-

tique est aimantée. En traversant la substance magnêti-

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que 20, le gaz réfrigérant s'échauffe. Il parvient, par la conduite d'accumulateur 14 dans la capacité partielle 12 qui se comporte comme une capacité accumulatrice et,

dans cette phase, le piston de refoulement 11 est repous-

sé vers le haut par un entratnement extérieur, non repré-

senté sur le dessin, de sorte que le volume de la capaci-

té partielle 12 est à son maximum et que le volume de la

capacité partielle 13 est à son minimum (figure 1).

Dans cette partie de la période, la charge de

réfrigération 14 ne reçoit aucune puissance de réfrigéra-

tion.

* Dans la partie suivante de la période, la soupa-

pe 4 de l'entrée à haute pression 5 se ferme. La substan-

ce magnétique 20 est extraite du champ magnétique et re-

froidie par cette action. Par ailleurs, la soupape 6 de la sortie à basse pression 7 s'ouvre, de sorte que le gaz réfrigérant comprimé sort du circuit pour parvenir à

l'aspiration non représentée sur le dessin. Sous cet ef-

fet, le gaz réfrigérant contenu dans le circuit se dé-

tend et se refroidit. Lors de la détente, le gaz réfrigé-

rant circule dans la conduite 14 de l'accumulateur et

traverse la substance magnétique 20 en entrant en con-

tact thermique avec cette substance, passe sur la charge

de réfrigération et s'écoule vers la sortie à basse pres-

sion en traversant la chambre du régénérateur. Ce cou-

rant de sortie est favorisé par une translation du pis-

ton de refoulement 11 dans le sens qui réduit la capaci-

té partielle 12.

Dans cette action, le gaz réfrigérant est re-

froidi, d'une part par la détente et, d'autre part par la traversée de la substance magnétique 20 refroidie, de sorte que, en passant sur la charge de réfrigération 17, ce gaz peut apporter une puissance de réfrigération à cette charge. Par ailleurs, en traversant la chambre du

régénérateur, le gaz refroidit la matière du régénéra-

teur contenue dans cette chambre et il s'établit alors il

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un gradient de température a l'intérieur de la chambre

du régénérateur, la température étant plus basse à l'ex-

trémité côté étage de réfrigération de la chambre du ré-

générateur qu'à l'extrémité opposée après la sortie du gaz réfrigérant détendu. La sortie du gaz réfrigérant se produit au maximum jusqu'à ce qu'il se soit établi un

équilibre de pression entre le circuit et la source d'as-

piration. Le gaz réfrigérant sortant à travers la sortie

à basse pression 7 peut être à nouveau comprimé à l'exté-

rieur de l'étage amont d'une façon connue en soi, en mû-

me temps qu'il est refroidi, de sorte que, au cours de la période suivante, il peut pénétrer à nouveau dans le circuit de la façon décrite plus haut, en passant par

l'entrée à haute pression.

Après la fin de la période, la soupape 6 de la

sortie à basse pression se ferme, la substance magnéti-

que 20 est à nouveau introduite dans le champ magnéti-

que, le Diston de refoulement 11 est repoussé dans sa po-

sition supérieure, ce qui agrandit la capacité partielle

12 et, finalement la soupape 4 de l'entrée à haute pres-

sion 5 s'ouvre. Avec cette action, le cycle décrit recom-

mence.

Dans ce procédé, on obtient un rendement énergé-

tique supérieur à celui de l'utilisation du seul procédé Gifford-MacMahon ou de la seule utilisation de l'effet magnétocalorique cependant que, en outre, on évite les

difficultés d'appareillage de la réfrigération magnétoca-

lorique, qui se manifesteraient autrement. L'adaptation

du processus Gifford-ï4acMahon et du refroidissement ma-

gnétocalorique est particulièrement avantageuse sous laspect de la fréquence et sous l'aspect des conditions

de pression.

Le dispositif représenté sur les figures 3 et 4 n'est qué légèrement différent du dispositif des figures

1 e 2; les éléments qui se correspondent sont donc dé-

signs Par Ies memes numéros de référence.

lê.

12 2588065

Dans cette forme de réalisation, on a interposé entre le point o la conduite de liaison 9 débouche dans le cryostat 3 et la charge de réfrigération 17, un autre régénérateur actif magnétique 22, qui sera appelé dans la suite le AMR 22, et qui comprend un électro-aimant 23 et une substance magnétique 24. La substance magnétique

24 est équipée de sa propre tige de poussée et de trac-

tion 25.

Les deux AMR 18 et 22 sont disposés symétrique-

ment l'un par rapport à l'autre, de sorte qu'ils peuvent être extraits de leurs champs magnétiques respectifs

dans des sens mutuellement opposés.

Dans un exemple préféré de réalisation, les substances magnétiques 20 et 24 sont directement reliées entre elles par une autre tige 26 qui est indiquée en

traits interrompus sur les figures 3 et 4. En remDlace-

ment de cette tige, on peut également prévoir un autre couplage mécanique des tiges de poussée et de traction 21 et 25. Au moyen de ce couplage magnétique, on obtient qu'au moment o l'on introduit la substance magnétique

dans le champ magnétique qui lui correspond, la substan-

ce magnétique de l'autre AMR est extraite de son champ magnétique respectif. Grâce à ce couplage en opposition de phase, les forces de translation qui se manifestent lors de l'introduction des substances magnétiques dans le champ magnétique et de l'extraction de ces substances du champ magnétique sont compensées dans une proportion importante.

Dans cette variante, le fonctionnement se pro-

duit exactement de la même façon que dans le cas du dis-

positif des figures 1 et 2 mais le deuxième AMR 22 a pour effet que, dans la première partie de la période,

c'est-à-dire lors de son afflux dans la capacité accumu-

latrice, au cours de son passage sur la charge de réfri-

gération 17, le gaz réfrigérant peut transmettre une puissance de réfrigération à cette charge puisque ce gaz

13 2588065

réfrigérant subit un nouveau refroidissement lorsqu'il

traverse la substance magnétique 24.

Lors du retour du gaz réfrigérant, ce gaz est au contraire plus fortement échauffé que dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2 lorsqu'il traverse la

substance magnétique 24 de sorte qu'il se présente éven-

tuellement un risque de dissymétrie puisque, sur son tra-

jet de retour, le gaz réfrigérant ne refroidit plus suf-

fisamment la matière régénératrice contenue dans la cham-

bre de régénérateur 8 pour que, dans la période suivan-

te, le gaz réfrigérant pénétrant dans la chambre de régé-

nérateur soit refroidi à une température suffisamment basse. Pour éviter cette dissymétrie possible, on peut prévoir entre la conduite de liaison 9 et la conduite 14 de l'accumulateur une conduite de dérivation 27 qui est représentée en traits interrompus sur le dessin. Cette conduite de dérivation 27 contourne les deux AMR 18 et 22 ainsi que la charge de réfrigération 17. Le courant

Dartiel qui reflue en passant par la conduite de dévia-

tion 27 et qui passe par la chambre de régénérateur 8 est plus froid que le courant partiel qui reflue par la conduite de liaison 9, de sorte qu'on peut ainsi assurer un refroidissement suffisant de la matière régénératrice

contenue dans la chambre 8 du régénérateur.

L'exemple de réalisation des figures 3 et 4 est surtout avantageux en raison du fait que les forces de

translation considérables, qui sont nécessaires pour dé-

placer les substances magnétiques dans les AMR peuvent

être considérablement réduites par la compensation en oD-

position de phase.

Dans les deux cas, les déplacements des substan-

ces magnétiques et du piston de refoulement sont synchro-

nisés avec la manoeuvre des soupapes 4 et 6 par une com-

mande non représentée sur le dessin, de sorte que les différentes périodes se déroulent de façon entièrement automatique. Un avantage de cette construction consiste

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en ce qu'il n'est pas nécessaire de prévoir de garnitu-

res d'étanchéité ni de soupapes à l'intérieur de l'étage de réfrigération, c'est-à-dire dans la région froide et que, dans cette région, on n'a à mettre en mouvement que les seules substances magnétiques. De cette façon, on évite totalement les difficultés de construction qui se manifestaient dans les procédés et dispositifs de la

technique antérieure en raison de la nécessité de Dré-

voir des soupapes et garnitures d'étanchéité ainsi qu'un

nombre plus élevé de pièces mobiles dans des zones à bas-

ses températures. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme

de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

R E V E N D I C AT ION S

1 - Procédé pour l'évacuation de la chaleur

d'une charge de réfrigération dans un dispositif frigori-

fique de Gifford-MacMahon à fonctionnement périodique,

dans lequel, dans chaque période, on met un gaz réfrigé-

rant comprimé arrivant par une entrée à haute pression en contact thermique avec un régénérateur refroidi dans la période précédente, pour le refroidir de cette façon,

puis on achemine le gaz réfrigérant à une capacité accu-

mulatrice, en le faisant passer par la charge de réfrigé-

ration, ensuite, on détend le gaz réfrigérant après la fermeture de l'entrée à haute pression et par ouverture d'une sortie à basse pression, pour le refroidir et, au moyen d'un piston de refoulement, on l'envoie en partie

de la capacité accumulatrice à la sortie à basse. pres-

sion, en le faisant passer par la charge de réfrigéra-

tion et le régénérateur, la puissance de réfrigération

étant alors cédée à la charge de réfrigération et le gé-

nérateur étant alors refroidi, caractérisé en ce qu'on

met le gaz réfrigérant en contact thermique avec un régé-

nérateur actif magnétique (AMR) lorsqu'il pénètre dans

la capacité accumulatrice et lorsqu'il sort de cette ca-

pacité, entre la charge de réfrigération et la capacité

accumulatrice, la substance magnétique de ce régénéra-

teur étant aimantée lors de l'introduction du gaz réfri-

gérant dans la capacité accumulatrice et au contraire dé-

saimrantée lors de la sortie du gaz réfrigérant de la ca-

pacit6 accumulatrice.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractéri-

sé en ce qu'on met le gaz réfrigérant en contact thermi-

0 que avec un autre régénérateur actif magnétique (U4R) lors de son entrée dans la capacité accumulatrice et 1ors de sa sortie de cette - capacité, entre la charge de

réfrigération et le régénérateur, la substance magnéti-

que de ce régénérateur étant désaimantée lors de lUintro-

duction du gaz réfrigérant dans la capacité accumulatri-

ce et au contraire aimantée lors de la sortie du gaz ré-

frigérant de la capacité accumulatrice.

3 - Procédé selon la revendication 1 ou la re-

vendication 2, caractérisé en ce qu'on introduit les sub- tances magnétiques des régénérateurs actifs magnétiques (AMR) dans un champ magnétique pour les aimanter et

qu'on les extrait de ce champ magnétique pour les désai-

manter.

4 - Procédé selon la revendication 3, caractéri-

sé en ce qu'on exécute simultanément la translation du piston de refoulement et la translation de la substance

magnétique du ou des régénérateur(s) actif(s) magnéti-

que(s).

5 - Procédé selon la revendication 4, caractéri-

sé en ce qu'on déplace la substance magnétique des deux

régénérateurs actifs magnétiques (AMR) au moyen d'un en-

tratnement couplé de telle manière que les forces de

translation se compensent partiellement.

6 - Procédé selon l'une des revendications 2 à

, caractérisé en ce qu'on fait passer une partie du gaz réfrigérant en dérivation par rapport aux régénérateurs actifs magnétiques (AMR) et par rapport à la charge de réfrigération.

7 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procé-

dé selon les revendications 1 à 7, comprenant une entrée

à haute pression obturable ainsi qu'une sortie à basse pression obturable pour le gaz réfrigérant, une chambre de régénérateur reliée, d'une part, à l'entrée à haute pression et à la sortie à basse pression et, d'autre part, à une capacité accumulatrice, avec interposition

d'une charge de réfrigération, et une chambre d'accumula-

teur qui est divisée par un piston de refoulement mobile

en translation dans cette chambre, en deux capacités par-

tielles isolées l'une de l'autre à joint étanche, une ca-

pacité partielle formant la capacité accumulatrice re-

17 2588065

liée à la chambre de régénérateur tandis que l'autre ca-

pacité partielle est reliée à l'entrée à haute pression et à la sortie à basse pression, caractérisé en ce qu'un régénérateur actif magnétique (AMR 18) contenant une substance magnétique (20) qui peut être aimantée et désaimantée alternativement, est en contact thermique avec le gaz réfrigérant entre la charge de réfrigération (17) et la capacité accumulatrice (capacité partielle 12), et

en ce qu'il est prévu une commande qui synchronise l'ai-

mantation et la désaimantation de la substance magnéti-

que (20) avec l'ouverture alternative de l'entrée à hau-

te pression (5) et de la sortie à basse pression (7),

ainsi qu'avec la translation oscillante du piston de re-

foulement (11).

8 - DisDositif selon la revendication 7, carac-

térisé en ce qu'un autre régénérateur actif magnétique (AMR 22) est interposé entre la chambre de régénérateur

(8) et la charge de réfrigération (17), la substance ma-

gnétique (24) de ce régénérateur pouvant être aimantée par la commande en opposition de phase par rapport à la substance magnétique (20) du premier régénérateur actif

magnétique (AMR 18).

9 - Dispositif selon l'une des revendications 7

et 8, caractérisé en ce que les substances magnétiques (20, 24) des régénérateurs actifs magnétiques (AMR 18 et 22 respectivement) peuvent être introduites dans un champ magnétique pour l'aimantation et extraites de ce

champ magnétique pour la désaimantation.

- Dispositif selon la revendication 9, carac-

térisé en ce que les substances magnétiques (20, 24) des

deux régénérateurs actifs magnétiques (AMR 18 et 22 res-

pectivement) sont couplées mécaniquement l'une à l'autre

de telle manière que les forces de translation des subs-

tances magnétiques (20, 24) qui se déplacent en transla-

tion en opposition de phase se compensent partielle-

ment.

18 2588065

11 - Dispositif selon l'une quelconque des re-

vendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il est prévu

une conduite de dérivation (27) qui contourne les régéné-

rateurs actifs magnétiques (AMR 18, 22) et la charge de réfrigération (17) .