FR2551189A1 - Cooling device using gas compression and expansion without a change of phase. - Google Patents

Abstract

The device comprises an active cylindrical chamber 17 filled with a gas to be compressed and expanded and housing a porous element 18 separating it into two enclosures 19, 20, the first 19 of which is in thermal contact with the outside and the second 20 of which is insulated. A control chamber 26 is connected to the active chamber via an intermediate chamber 24. The porous element 18 is securely fastened to a stem 23 sliding in this last chamber 24. It is the pressure difference between the control and active chambers which allows the movement of the porous element 18. The active chamber 17 is connected to a pressure generator 10. The stem 23 slides in the intermediate chamber 24 without sealing with a clearance of sufficiently low value for gaseous exchanges between control 26 and active 17 chambers to be calibrated.

Description

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT A COMPRESSION
ET DETENTE DE GAZ SANS CHANGEMENT DE PHASE
L'invention est relative à un dispositif de refroidissement à compression et détente de gaz sans changement de phase.COMPRESSION COOLING DEVICE
AND GAS RELAXATION WITHOUT PHASE CHANGE
The invention relates to a compression cooling and gas expansion device without phase change.

On sait qu'un gaz comprimé rapidement s'échauffe et que, réciproquement, un gaz détendu de façon rapide se refroidit. C'est cette dernière propriété qui est généralement utilisée dans les machines frigorifiques qui doivent produire des températures très basses, notamment au-dessous de -100 C, par exemple dans des cryostats destinés à maintenir à basse température des détecteurs de rayonnement infrarouge. It is known that a rapidly compressed gas heats up and that, conversely, a rapidly expanded gas cools. It is this latter property which is generally used in refrigeration machines which must produce very low temperatures, in particular below -100 ° C., for example in cryostats intended to maintain infrared radiation detectors at low temperature.

Un type courant de dispositif de refroidissement de ce genre, qui fait appel au cycle thermo-dynamique de Stirling, comprend une chambre cylindrique logeant un élément poreux pratiquement de même section que la chambre mais de plus courte longueur, de façon à ménager, de part et d'autre de cet élément, deux enceintes de volumes variables quand l'élément se déplace. Cette chambre est remplie d'un gaz et communique avec un générateur de pression variable. C'est la détente du gaz dans l'une des enceintes qui est utilisée pour engendrer l'énergie frigorifique. Cette enceinte est isolée de l'extérieur alors que l'autre enceinte, de l'autre côté de l'élément poreux est, au contraire, en contact thermique avec l'extérieur, cest-à-dire non isolée, pour permettre l'évacuation de la chaleur accumulée par le gaz lors de la compression.Pour déplacer l'élément poreux, c'est-à-dire pour faire varier les volumes des enceintes, on prévoit à celle des extrémités de cet élément qui délimite l'enceinte non isolée, une tige qui traverse cette dernière enceinte et sur laquelle agit un moyen permettant de déplacer cette tige et donc l'élément dont elle est solidaire. Le plus souvent ce moyen de commande est pneumatique; dans ce cas, la tige sort de la chambre active, logeant l'élément poreux, et pénètre dans une autre chambre, appelée chambre de commande; c'est la différence entre les pressions règnant dans la chambre de commande et dans la chambre active qui provoque le déplacement de l'élément poreux.  A common type of cooling device of this kind, which uses the thermodynamic cycle of Stirling, comprises a cylindrical chamber housing a porous element practically of the same section as the chamber but of shorter length, so as to spare, by share and on the other side of this element, two enclosures of variable volumes when the element moves. This chamber is filled with gas and communicates with a variable pressure generator. It is the expansion of the gas in one of the chambers which is used to generate the cooling energy. This enclosure is isolated from the outside while the other enclosure, on the other side of the porous element is, on the contrary, in thermal contact with the outside, that is to say not insulated, to allow the removal of the heat accumulated by the gas during compression. To move the porous element, that is to say to vary the volumes of the enclosures, provision is made at that of the ends of this element which delimits the enclosure not insulated, a rod which crosses this last enclosure and on which acts a means making it possible to move this rod and therefore the element of which it is integral. Most often this control means is pneumatic; in this case, the rod leaves the active chamber, housing the porous element, and enters another chamber, called the control chamber; it is the difference between the pressures prevailing in the control chamber and in the active chamber which causes the displacement of the porous element.

Le mouvement alternatif de l'élément poreux est tel que la pression dans la chambre active croît lorsque le volume de l'enceinte non isolée est maximum et, inversement, la pression dans cette chambre active diminue lorsque le volume de l'enceinte isolée a sa valeur maximale. L'énergie frigorifique est produite lors de cette chute de pression. Lors de la montée en pression, le gaz de l'enceinte non isolée s'échauffe et les calories sont évacuées vers le milieu extérieur. The reciprocating movement of the porous element is such that the pressure in the active chamber increases when the volume of the non-isolated enclosure is maximum and, conversely, the pressure in this active chamber decreases when the volume of the isolated enclosure has its maximum value. The cooling energy is produced during this pressure drop. When the pressure builds up, the gas in the non-isolated enclosure heats up and the calories are evacuated to the outside environment.

Jusqu'à présent dans les dispositifs connus de ce type c'est-à-dire à commande pneumatique du déplacement de l'élément poreux de la chambre active - les chambres active et de commande sont séparées de façon pratiquement étanche. A cet effet la périphérie de la tige solidaire de l'élément poreux présente un joint d'étanchéité qui coulisse à frottement contre la face interne d'un cylindre reliant la chambre active à la chambre de commande. Hitherto in known devices of this type, that is to say pneumatically controlled movement of the porous element of the active chamber - the active and control chambers are separated in a substantially sealed manner. To this end, the periphery of the rod secured to the porous element has a seal which slides frictionally against the internal face of a cylinder connecting the active chamber to the control chamber.

Une telle séparation étanche présente des inconvénients gênants. En particulier le frottement, entre le joint et la surface du cylindre séparant les chambres de commande et active, constitue une perte d'énergie qui diminue le rendement du dispositif ; en outre la fiabilité est limitée par l'usure de ce joint. Such leaktight separation has annoying drawbacks. In particular, the friction between the seal and the surface of the cylinder separating the control and active chambers constitutes a loss of energy which reduces the efficiency of the device; furthermore, reliability is limited by the wear of this seal.

L'invention, qui part de la constatation qu'une telle étanchéité n'est pas indispensable, remédie à ces inconvénients. The invention, which starts from the observation that such a seal is not essential, remedies these drawbacks.

Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que la tige solidaire de l'élément poreux coulisse de façon non étanche dans le cylindre séparant la chambre active de la chambre de commande avec un jeu de valeur suffisamment faible pour que soient calibrés les échanges de gaz entre chambre de commande et chambre active. The device according to the invention is characterized in that the rod integral with the porous element slides in leaktight manner in the cylinder separating the active chamber from the control chamber with a clearance of sufficiently low value so that the exchanges of gas between control chamber and active chamber.

Ainsi il n'y a pratiquement aucun frottement et aucune usure. Il en résulte, par rapport au dispositif antérieurement connu, un meilleur rendement et une plus grande fiabilité.So there is practically no friction and no wear. This results, compared to the previously known device, better performance and greater reliability.

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention la périphérie de la tige présente des rainures ou gorges, ce qui permet pour un même échange gazeux entre chambres de commande et active, d'augmenter le jeu entre cette tige et la surface interne du cylindre dans laquelle elle coulisse, car les échanges entre les deux chambres sont limités par les capacités tampons que constituent les gaz accumulés dans les gorges. La réalisation de la tige est facilitée par l'augmentation du jeu qui entraîne une plus grande tolérance de fabrication. En outre ces gorges peuvent accumuler des impuretés (microscopiques) qui pourraient créer un frottement entre tige et cylindre. In the preferred embodiment of the invention the periphery of the rod has grooves or grooves, which allows for the same gas exchange between control and active chambers, to increase the clearance between this rod and the internal surface of the cylinder in which it slides, because the exchanges between the two chambers are limited by the buffer capacities constituted by the gases accumulated in the grooves. The realization of the rod is facilitated by the increase in play which results in a greater manufacturing tolerance. In addition, these grooves can accumulate (microscopic) impurities which could create friction between rod and cylinder.

L'invention s'applique à tous les dispositifs de refroidissement dans lesquels le moto-oscillateur est séparé de la sonde à élément poreux déplaçable par des moyens pneumatiques et qui fonctionnent selon des cycles thermo-dynamiques alternatifs. A cet égard l'invention n'est pas limitée aux dispositifs fonctionnant selon le cycle de
Stirling ; elle s'applique à des fonctionnements selon des cycles thermo-dynamiques alternés tels que ceux de Gifford - Mac Mahon ou de Vuillemier.The invention applies to all cooling devices in which the motor-oscillator is separated from the probe with a porous element displaceable by pneumatic means and which operate according to alternative thermodynamic cycles. In this respect, the invention is not limited to devices operating according to the cycle of
Stirling; it applies to operations according to alternating thermodynamic cycles such as those of Gifford - Mac Mahon or Vuillemier.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels:
- la figure 1 est un schéma d'un dispositif de refroidissement avec le perfectionnement selon l'invention,
- la figure 2 montre la sonde d'un dispositif de refroidissement pour une variante du perfectionnement de l'invention, et
- les figures 3 et 4 sont des schémas analogues à celui de la figure 1 pour d'autres variantes.Other characteristics and advantages of the invention will appear with the description of some of its embodiments, this being carried out with reference to the attached drawings in which:
FIG. 1 is a diagram of a cooling device with the improvement according to the invention,
FIG. 2 shows the probe of a cooling device for a variant of the improvement of the invention, and
- Figures 3 and 4 are diagrams similar to that of Figure 1 for other variants.

Le dispositif de refroidissement représenté sur la figure 1 comprend un moto-oscillateur 10 à piston 11 se déplaçant suivant un mouvement alternatif, c'est-à-dire dans les deux sens, selon l'axe d'une chambre cylindrique 12, grâce à un moteur électrique 13 qui l'entraîne par l'intermédiaire d'un système bielle-manivelle 14 en soi connu. Le piston Il sépare le cylindre 12 en deux parties de volumes variant périodiquement. La partie 15 de ce cylindre 12 qui ne présente pas le système bielle-manivelle 14 est reliée, par une conduite 16,à une chambre cylindrique 17 logeant un élément poreux 18 également cylindrique de section circulaire avec un faible jeu entre sa périphérie et la surface interne de la chambre 17. Cet élément poreux 18 est de longueur plus faible que celle de la chambre 17.Les parties 19 et 20 de la chambre 17 qui ne sont pas occupées par l'élément poreux 18 constituent des enceintes dont le volume dépend de la position dudit élément poreux 18 dans la chambre 17. The cooling device shown in FIG. 1 comprises a motor-oscillator 10 with piston 11 moving in an alternating movement, that is to say in both directions, along the axis of a cylindrical chamber 12, thanks to an electric motor 13 which drives it via a connecting rod-crank system 14 per se known. The piston It separates the cylinder 12 into two parts of volumes varying periodically. The part 15 of this cylinder 12 which does not have the connecting rod-crank system 14 is connected, by a pipe 16, to a cylindrical chamber 17 housing a porous element 18 also cylindrical of circular section with a small clearance between its periphery and the surface internal of the chamber 17. This porous element 18 is shorter in length than that of the chamber 17. The parts 19 and 20 of the chamber 17 which are not occupied by the porous element 18 constitute enclosures whose volume depends on the position of said porous element 18 in chamber 17.

De l'extrémité 21 de l'élément 18 qui délimite l'enceinte 19 dans laquelle débouche la conduite 16 est solidaire une tige 22 prolongée par une autre tige, ou pièce cylindrique, 23 de plus grand diamètre que celui de la tige 22 mais plus petit que celui de l'élément poreux 18. The end 21 of the element 18 which delimits the enclosure 19 into which the pipe 16 opens is attached a rod 22 extended by another rod, or cylindrical part, 23 of larger diameter than that of the rod 22 but more smaller than that of the porous element 18.

La plus grande partie de la longueur de la tige 23 est logée dans un cylindre 24 coaxial au cylindre 17, de diamètre plus faible, et le prolongeant du côté de l'enceinte 19. Selon l'invention aucun élément d'étanchéité n'est prévu entre la pièce cylindrique 23 et la face interne 25 du cylindre 24. Cependant il est- préferable que le jeu entre cette pièce 23 et la face interne 25 soit faible. Most of the length of the rod 23 is housed in a cylinder 24 coaxial with the cylinder 17, of smaller diameter, and extending it on the side of the enclosure 19. According to the invention, no sealing element is provided between the cylindrical part 23 and the internal face 25 of the cylinder 24. However, it is preferable that the clearance between this part 23 and the internal face 25 is low.

Le cylindre 24 est lui-même prolongé, à l'opposé du cylindre 17, par un autre cylindre fermé 26 de plus grand diamètre que celui du cylindre 24 et constituant une chambre de commande remplie du même gaz, par exemple l'hélium, que le gaz remplissant la chambre active 17, le cylindre 12 et la conduite 16. Cependant, la pression du gaz dans la chambre 26 est pratiquement constante alors que la pression dans la chambre 17 est variable du fait du déplacement du piston 11 dans la chambre cylindrique 12 du moto-oscillateur 10. The cylinder 24 is itself extended, opposite the cylinder 17, by another closed cylinder 26 of larger diameter than that of the cylinder 24 and constituting a control chamber filled with the same gas, for example helium, as the gas filling the active chamber 17, the cylinder 12 and the pipe 16. However, the pressure of the gas in the chamber 26 is practically constant while the pressure in the chamber 17 is variable due to the displacement of the piston 11 in the cylindrical chamber 12 of the motor oscillator 10.

L'enceinte 20 est isolée de l'extérieur; elle est seulement en contact avec un échantillon (non montré) à refroidir, par exemple un détecteur infra-rouge. Au contraire l'enceinte 19 est en contact thermique avec l'extérieur de façon que puisse être évacuée la chaleur engendrée dans cette enceinte lors de la compression. The enclosure 20 is isolated from the outside; it is only in contact with a sample (not shown) to be cooled, for example an infrared detector. On the contrary, the enclosure 19 is in thermal contact with the outside so that the heat generated in this enclosure can be removed during compression.

Le fonctionnement est selon le cycle connu de Stirling. L'élément poreux 18 constitue une barrière thermique entre les enceintes 19 et 20.  Operation is according to the known Stirling cycle. The porous element 18 constitutes a thermal barrier between the enclosures 19 and 20.

Le dispositif est tel que la pression dans la chambre 17 augmente lorsque le volume de l'enceinte 19 a sa valeur maximale, le volume de l'enceinte 20 étant alors minimum ou nul et, inversement, la pression dans la chambre 17 décroît lorsque le volume de l'enceinte 20 est maximum, le volume de l'enceinte 19 étant alors minimum, éventuellement nul. The device is such that the pressure in the chamber 17 increases when the volume of the enclosure 19 has its maximum value, the volume of the enclosure 20 then being minimum or zero and, conversely, the pressure in the chamber 17 decreases when the volume of the enclosure 20 is maximum, the volume of the enclosure 19 then being minimum, possibly zero.

En effet, la pression dans la chambre 26 est sensiblement égale à la valeur moyenne de la pression dans la chambre 17. Ainsi lorsque la pression dans cette chambre 17 est minimum, elle est inférieure à la pression dans la chambre 26 et l'écart de pression repousse la tige 23 vers la chambre 17 Quand la pression dans la chambre 17 atteint la valeur de la pression dans la chambre 26 et la dépasse, il n'y a pas un déplacement immédiat de la tige 23 vers la chambre 26 car il faut tenir compte, dune part, de la perte de charge à travers l'élément poreux ig et, d'autre part, des frottements.Réciproquement, lorsque la pression dans la chambre 17 baisse, le déplacement de la tige 23 vers cette chambre 17 ne suit pas immédiatement l'établissement de l'égalité de pression entre les chambres 17 et 26. In fact, the pressure in chamber 26 is substantially equal to the average value of the pressure in chamber 17. Thus when the pressure in this chamber 17 is minimum, it is less than the pressure in chamber 26 and the deviation of pressure pushes the rod 23 towards the chamber 17 When the pressure in the chamber 17 reaches the value of the pressure in the chamber 26 and exceeds it, there is no immediate displacement of the rod 23 towards the chamber 26 because it is necessary take into account, on the one hand, the pressure drop through the porous element ig and, on the other hand, friction. Conversely, when the pressure in chamber 17 drops, the displacement of the rod 23 towards this chamber 17 does not does not immediately follow the establishment of equal pressure between chambers 17 and 26.

La montée en pression, ou compression, produit un échauffement du gaz dans l'enceinte 19. La chaleur ainsi apportée est, comme on l'a vu ci-dessus, évacuée vers l'extérieur. Par contre la chute de pression, ou détente, dans l'enceinte 20 produit un abaissement de température utilisé pour refroidir l'échantillon. The increase in pressure, or compression, produces a heating of the gas in the enclosure 19. The heat thus provided is, as we have seen above, discharged to the outside. On the other hand, the pressure drop, or expansion, in the enclosure 20 produces a lowering of temperature used to cool the sample.

Etant donné que, selon l'invention, la chambre active 17 n'est pas séparée de façon étanche de la chambre de commande 26, il se produit un échange de gaz entre ces deux chambres. Toutefois celui-ci est calibré du fait du faible jeu entre la pièce cylindrique 23 et la face interne 25 du cylindre 24. Lorsque la pression dans la chambre 17 est supérieure à la pression dans la chambre 26, le gaz a tendance à s'échapper de la chambre 17 pour se diriger vers la chambre 26 et,inversement, lorsque la pression dans la chambre 26 est supérieure à la pression dans la chambre 17 le gaz dans la chambre de commande a tendance à revenir dans ladite chambre 17.  Since, according to the invention, the active chamber 17 is not leaktight from the control chamber 26, there is an exchange of gas between these two chambers. However, the latter is calibrated due to the small clearance between the cylindrical part 23 and the internal face 25 of the cylinder 24. When the pressure in the chamber 17 is greater than the pressure in the chamber 26, the gas tends to escape. from chamber 17 to go towards chamber 26 and, conversely, when the pressure in chamber 26 is higher than the pressure in chamber 17 the gas in the control chamber tends to return to said chamber 17.

Autrement dit, après un cycle de fonctionnement la quantité de gaz dans chaque chambre 17, et 26, est restée constante.In other words, after an operating cycle the quantity of gas in each chamber 17, and 26, has remained constant.

On a constaté que, malgrè les échanges gazeux entre la chambre active et la chambre de commande, le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le même que celui d'un dispositif classique, c'est-à-dire que le déplacement de l'élément poreux 18 résulte de l'écart de pression entre les chambres 17 et 26. En d'autres termes la suppression de l'étanchéité ne perturbe pas le fonctionnement du dispositif et apporte des avantages importants qui sont, rappelons le, un faible frottement entre la pièce 23 et la surface 25 et donc un rendement amélioré pour le dispositif, ainsi qu'une faible usure et donc une plus grande fiabilité. Une autre conséquence de la faible usure est que les échanges entre les chambres 26 et 17 restent constants dans le temps c'est-à-dire que le fonctionnement reste toujours le même. It has been found that, despite the gas exchanges between the active chamber and the control chamber, the operation of the device according to the invention is the same as that of a conventional device, that is to say that the displacement of the porous element 18 results from the pressure difference between the chambers 17 and 26. In other words, the removal of the seal does not disturb the operation of the device and provides significant advantages which are, let us recall, low friction between the part 23 and the surface 25 and therefore an improved yield for the device, as well as low wear and therefore greater reliability. Another consequence of the low wear is that the exchanges between the chambers 26 and 17 remain constant over time, that is to say that the operation always remains the same.

Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la surface extérieure de la pièce 23 est lisse. In the example shown in Figure 1, the outer surface of the part 23 is smooth.

Le mode de réalisation représenté sur la figure 2 se distingue de celui représenté sur la figure 1 par le fait que la surface extérieure de la pièce 23a présente des gorges 30. The embodiment shown in FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 by the fact that the external surface of the part 23a has grooves 30.

On réalise ainsi un joint dit "labyrinthe" qui, comme on le sait, assure une séparation plus efficace qu'une surface lisse du fait de l'écoulement turbulent du gaz entre la pièce 23a et la surface 25 du cylindre 24. A so-called "labyrinth" joint is thus produced which, as is known, ensures a more effective separation than a smooth surface due to the turbulent flow of gas between the part 23a and the surface 25 of the cylinder 24.

Ainsi, la réalisation de la figure 2 présente, par rapport à celle de la figure 1, pour un même jeu, l'avantage de diminuer les échanges gazeux entre les chambres 17 et 26. Pour un même échange gazeux, le jeu entre la pièce 23 et la face interne 25 du cylindre 24 peut être plus important, ce qui facilite la réalisation du dispositif, les tolérances pouvant alors être plus grandes. En outre les gorges 30 peuvent retenir les impuretés microscopiques se trouvant dans le gaz et qui risqueraient de créer un frottement contre la face 25.  Thus, the embodiment of FIG. 2 has, compared to that of FIG. 1, for the same play, the advantage of reducing the gas exchanges between the chambers 17 and 26. For the same gas exchange, the play between the part 23 and the internal face 25 of the cylinder 24 may be larger, which facilitates the production of the device, the tolerances then being able to be greater. Furthermore, the grooves 30 can retain microscopic impurities which are present in the gas and which would risk creating friction against the face 25.

L'exemple de la figure 3 se distingue de celui de la figure 1 par le fait que la chambre 26 n'est pas à pression constante mais à pression variable, étant reliée par une canalisation 31, au corps 15a de la pompe à piston 11, c'est-à-dire à la partie du cylindre 12 se trouvant du côté du piston 11 qui est opposé à l'enceinte 15. The example of FIG. 3 differs from that of FIG. 1 by the fact that the chamber 26 is not at constant pressure but at variable pressure, being connected by a pipe 31, to the body 15a of the piston pump 11 , that is to say the part of the cylinder 12 located on the side of the piston 11 which is opposite to the enclosure 15.

Dans l'exemple de la figure 4 on prévoit, également de façon en soi connue, que le moteur 13 entraîne un second piston 32 de plus faible diamètre que celui du piston 11 se déplaçant dans une petite chambre cylindrique 33 reliée à la chambre 26. Les pressions dans les chambres 26 et 17 sont en opposition de phase. In the example of FIG. 4, it is also provided in known manner that the motor 13 drives a second piston 32 of smaller diameter than that of the piston 11 moving in a small cylindrical chamber 33 connected to the chamber 26. The pressures in chambers 26 and 17 are in phase opposition.

Dans un exemple la tige 23 est en bronze au plomb et le cylindre 24 est en acier inoxydable à très haute dureté, de l'ordre 2 de 200 Kg par mm . Le jeu entre la périphérie lisse de la tige 23 et la surface 25 est de 2 à 3 microns. Quand on prévoit des gorges 30 le jeu correspondant, entre la surface externe de la tige 23a et la face interne 25 du cylindre 24, est de l'ordre de îiîoo de mm. In one example, the rod 23 is made of lead bronze and the cylinder 24 is made of very high hardness stainless steel, of the order 2 of 200 kg per mm. The clearance between the smooth periphery of the rod 23 and the surface 25 is 2 to 3 microns. When grooves 30 are provided, the corresponding clearance between the external surface of the rod 23a and the internal face 25 of the cylinder 24 is of the order of 100 mm.

L'invention n'est bien entendu pas limitée à l'exemple d'application qui a été mentionné ci-dessus: refroidissement d'un détecteur infra-rouge. Elle s'applique à tous les cas où on désire obtenir des basses températures ou même condenser ou solidifier un gaz ou un liquide.  The invention is of course not limited to the example of application which has been mentioned above: cooling of an infrared detector. It applies to all cases where it is desired to obtain low temperatures or even to condense or solidify a gas or a liquid.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement à compression et détente d'un gaz sans changement d'état comprenant : une chambre cylindrique active remplie d'un gaz à comprimer et détendre (17) et logeant un élément (18) poreux la séparant en deux enceintes (19, 20) dont la première (19) est en contact thermique avec l'extérieur et dont la seconde (20) > est isolée de l'extérieur ; une chambre de commande (26) reliée à la chambre active (17) par une chambre cylindrique intermédiaire (24) et remplie d'un gaz de même nature que celui remplissant la chambre active (17), l'élément poreux (18) étant solidaire d'une tige (23) coulissant dans la chambre intermédiaire (24); et un générateur (10) d'une pression oscillante relié à la première enceinte (19); ledit élément poreux (18) étant déplaçable dans la chambre active (17) du fait de l'écart variable entre les pressions régnant dans les chambres de commande (26) et active (17), caractérisé en ce que la tige (23) coulisse dans la chambre intermédiaire (24) sans étanchéité, avec un jeu de valeur suffisamment faible pour que les échanges gazeux entre les chambres de commande (26) et active (17) soient calibrés. 1. A compression and expansion gas cooling device without change of state comprising: an active cylindrical chamber filled with a gas to be compressed and expanded (17) and housing a porous element (18) separating it into two enclosures ( 19, 20) whose first (19) is in thermal contact with the outside and whose second (20)> is isolated from the outside; a control chamber (26) connected to the active chamber (17) by an intermediate cylindrical chamber (24) and filled with a gas of the same nature as that filling the active chamber (17), the porous element (18) being integral with a rod (23) sliding in the intermediate chamber (24); and a generator (10) of an oscillating pressure connected to the first enclosure (19); said porous element (18) being movable in the active chamber (17) due to the variable difference between the pressures prevailing in the control (26) and active (17) chambers, characterized in that the rod (23) slides in the intermediate chamber (24) without sealing, with a clearance of value sufficiently small so that the gas exchanges between the control chambers (26) and active (17) are calibrated. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface externe de la pièce cylindrique (23a) présente au moins une gorge (30).  2. Device according to claim 1, characterized in that the external surface of the cylindrical part (23a) has at least one groove (30). 3. Dispositif selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que, de façon en soi connue, la chambre de commande (26) est en liaison uniquement avec la chambre intermédiaire (24). 3. Device according to claim I or 2, characterized in that, in known manner, the control chamber (26) is connected only with the intermediate chamber (24). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la chambre (26) de commande est reliée à un générateur (10) de pression variable. 4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the control chamber (26) is connected to a generator (10) of variable pressure. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, de façon en soi connue, le générateur (10) de pression variable comprend deux sorties déphasées l'une par rapport à l'autre dont l'une est reliée à la chambre active (17) et l'autre à la chambre de commande (26).  5. Device according to claim 4, characterized in that, in a manner known per se, the generator (10) of variable pressure comprises two outputs phase-shifted with respect to each other, one of which is connected to the active chamber (17) and the other to the control chamber (26).