Gaskreislaufkühlung
Die Gaskreislaufkühlung nutzt die physikalischen Eigenschaften eines idealen Gases. Beim Komprimieren (Zusammendrücken) wärmt es sich auf, beim Expandieren (Druck verringern) kühlt es sich ab. Ein solcher Kühler sorgt jetzt dafür, dass sich komprimiertes und damit heißes Gas in eine Richtung und expandiertes und damit kaltes Gas in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Wird dies wiederholt durchgeführt, kühlt sich eine Seite ab, während sich die andere aufwärmt. Von Außen gesehen, wird Wärme von einer Seite zu der anderen gepumpt.Ein Gaskreislaufsystem ist somit, einfach skizziert, folgendermaßen aufgebaut:
- ein Arbeitsvolumen (Hier wird das Gas abwechselnd komprimiert und expandiert),
- eine Vorrichtung um den Gasdruck periodisch zu verändern,
- eine Apparatur, welche das Gas im richtigen Moment in die richtige Richtung bewegt,
- ein Wärmespeicher, der die erzeugte Temperaturdifferenz eines Durchlaufs speichert, und dem nächsten Durchlauf zur Verfügung stellt. Damit vergrößert sich die Temperaturdifferenz mit jeder Periode weiter.
Die Apparatur zum Verteilen des Gases im richtigen Zeitpunkt ist entweder ein eigener Kolben/Verdränger, der das Gas zwischem dem heißen und dem kalten Ende hin- und herschiebt, oder eine Anwordnung von Ventilen und Tanks, die über die Trägheit das Gasflusses die richtige Bewegung des Gases im Arbeitsvolumen steuert. Systeme mit Kolben bzw. Verdränger im Arbeitsvolumen werden als Stirling- oder Gifford-McMahon-Kühler bezeichnet (je nach Kompressoranschluss, s. o.). Systeme, die anstelle eines Kolben/Verdrängers Ventile und Tanks benutzen, werden Pulsröhrenkühler oder Pulsrohrkühler vom Typ Stirling oder Gifford-McMahon genannt.
Der Wärmespeicher zum Zwischenspeichern der Temperaturdifferenz zwischen heißem und kaltem Gas wird als Regenerator bezeichnet.