G-M制冷機是Gifford和McMahon于1956年發(fā)明的。圖32-9a是其結(jié)構(gòu)示意圖，主要由壓縮機和制冷機兩部分組成。制冷機部分由驅(qū)動機構(gòu)(進排氣閥)、氣缸、排出器(活塞)、回熱器及換熱器等部件組成。
G-M制冷機的工作原理為:西蒙膨脹制冷+回熱器換熱+活塞往復移動以實現(xiàn)冷腔體積的循環(huán)變化。其工作過程主要分為四階段(見圖32-9b) :①等容充氣過程1-2:進氣閥開，系統(tǒng)升壓;②等壓充氣過程2-3:進氣閥開，活塞上行，氣體經(jīng)回熱器預冷;③等容放氣過程3-4(也可看作絕熱過程):進氣閥關(guān)，排氣閥開，絕熱放氣，氣體降溫;④等壓放氣過程4-1:活塞下移，低溫氣體經(jīng)換熱器排出時吸熱制冷，再經(jīng)回熱器復溫。
起初G-M制冷機主要應用于地面衛(wèi)星接收站，用來冷卻參量放大器等電子元件，后來兩級G-M制冷機在低溫真空泵(主要服務于半導體制造業(yè))的冷卻上獲得了廣泛應用.這也是過去十幾年中小型低溫制冷機最大的商業(yè)應用。僅在美國，在KT世紀90年代的十年中，就有約200000臺低溫真空泵被制造出來，而它們幾乎全部靠G-M制冷機來冷卻。
索爾文(Solvay)制冷機類似于G-M制冷機，不同之處僅在于低溫端使用活塞而不使用排出器。其缺點是明顯的，因為活塞使用高壓密封，而排出器使用低壓密封，這一細微的差別導致了G-M制冷機較廣泛的應用。事實上G-M制冷機就是在索爾文制冷機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因而有時稱G-M制冷機為改進的索爾文制冷機。
