5周围的连通路连通。制冷剂气体经由该连通路从第I膨胀空间18向第2蓄冷器34流通。
[0026]在第2置换器3的低温端形成有用于使制冷剂气体经由第2间隙C2向第2膨胀空间26流通的第3开口 27。第2膨胀空间26为由第2缸体8和第2置换器3形成的空间，其容积随着第2置换器3的往复移动发生变化。第2间隙C2由第2缸体8的低温端和第2置换器3形成。
[0027]在第2缸体8外周的与第2膨胀空间26对应的位置配置有与冷却对象物热连接的第2冷却台28。第2冷却台28被通过第2间隙C2的制冷剂气体冷却。
[0028]从比重、强度、导热系数等观点考虑，第I置换器2例如使用夹布酚醛等。第I蓄冷料例如由金属丝网等构成。并且，第2置换器3通过用毛毡及金属丝网在轴向上夹持例如铅、铋等球状的第2蓄冷材料而构成。另外，如上所述，可通过分隔件将第2置换器3的内部容积分割成多个区域。
[0029]第I置换器2及第2置换器3可在低温端分别具备换热部29及换热部30。从与置换器主体的接合的观点考虑，换热部29及换热部30具有两级状的圆柱形状。换热部29通过压入销31固定于第I置换器2，换热部30通过压入销32固定于第2置换器3。由此，在第I冷却台20、第2冷却台28这两个冷却台上增加实际上的换热面积来提高冷却效率。
[0030]另外，在实施方式I所涉及的蓄冷器式制冷机I中，如图1所示，具备将从第I蓄冷器9排出的制冷剂气体引导至第2蓄冷器中的气体管路33。更具体而言，气体管路33将从第I蓄冷器9排出的制冷剂气体引导至第2蓄冷器的高温侧区域24。
[0031]气体管路33埋设在高温侧区域24的非磁性材料的第2蓄冷材料。并且，从图1明确可知，气体管路33的高温端位于比第I冷却台20的下端更靠低温侧，气体管路33的低温端位于比第2冷却台28的上端更靠高温侧。
[0032]考虑蓄冷器式制冷机I正常运行时的第2蓄冷器的温度特性曲线来决定高温侧区域24中的气体管路33的轴向位置。关于气体管路33的埋设位置的详细内容将后述，在通常的超低温制冷机中，图1中下侧的气体管路33的低温端优选比分隔件23向高温侧隔开规定距离。并且，气体管路33的图1中上侧的高温端可贯穿整流器21。另外，图1中虽未图示，但气体管路33为了维持高温侧区域24中的轴向位置，可具备支承部件。例如，可在气体管路33的低温端设置十字形状的支承部件。
[0033]接着，对实施方式I所涉及的蓄冷器式制冷机I的动作进行说明。在制冷剂气体供给工序的某一时间点，第I置换器2及第2置换器3位于第I缸体7及第2缸体8的下止点。若与此同时或者在稍微错开的时刻打开供给阀15，则高压氦气经由供给阀15从供排共同配管供给至第I缸体7内，并从位于第I置换器2上部的第I开口 13流入到第I置换器2内部的第I蓄冷器9中。流入到第I蓄冷器9中的高压氦气被第I蓄冷材料冷却的同时，经由位于第I置换器2下部的第2开口 19及第I间隙Cl供给至第I膨胀空间18。
[0034]供给至第I膨胀空间18的高压氦气经由连接器5周围的连通路流入到第2置换器3内部的第2蓄冷器34中。流入到第2蓄冷器34中的高压氦气被第2蓄冷材料冷却的同时，经由位于第2置换器3下部的第3开口 27及第2间隙供给至第2膨胀空间26。
[0035]如此一来，第I膨胀空间18及第2膨胀空间26由高压氦气填满，供给阀15被关闭。此时，第I置换器2及第2置换器3位于第I缸体7及第2缸体8内的上止点。若与此同时或者在稍微错开的时刻打开回流阀16，则第I膨胀空间18、第2膨胀空间26内的制冷剂气体被减压而膨胀。通过膨胀成为低温的第I膨胀空间18的氦气经由第I间隙Cl吸收第I冷却台20的热量，第2膨胀空间26的氦气经由第2间隙C2吸收第2冷却台28的热量。
[0036]第I置换器2及第2置换器3朝向下止点移动，从而第I膨胀空间18及第2膨胀空间26的容积减小。第2膨胀空间26内的氦气经由第2间隙C2、第3开口 27、第2蓄冷器34及连通路返回到第I膨胀空间18。另外，第I膨胀空间18内的氦气经由第2开口 19、第I蓄冷器9及第I开口 13返回到压缩机14的吸入侧。此时，第I蓄冷材料及第2蓄冷材料被制冷剂气体冷却。将该工序作为I个循环，蓄冷器式制冷机I重复进行该冷却循环，由此对第I冷却台20及第2冷却台28进行冷却。
[0037]如上所述，蓄冷器式制冷机I中的冷却循环包括重复进行作为制冷剂气体的氦气流入、流出第2蓄冷器的动作。以下，对第2蓄冷器中存在的氦气的温度特性曲线及质量变化进行说明。
[0038]图2是表示2.2MPa的氦气与0.SMPa的氦气各自的密度随温度的变化、及两者密度差随温度的变化的图。如图2所示，2.2MPa的氦气与0.8MPa的氦气的密度差在温度大致8K时变得最大。当氦气的温度低于8K时，2.2MPa的氦气与0.8MPa的氦气的密度差随温度单调递增，当氦气的温度高于8K时，密度差随温度单调递减。
[0039]在此，将第2蓄冷器34中存在的氦气的质量设为M0并且，将流入到第2蓄冷器34的高温端即上端的整流器21中的氦气的每单位时间的质量设为min，将从下端的整流器22流出的氦气的每单位时间的质量设为nw。如果氦气流入第2蓄冷器34中，则第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M增加。另一方面，若氦气从第2蓄冷器34流出，则第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M减少。因此，第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M的每单位时间的变化量dM/dt可由流入质量min与流出质量Hlrat之差表示。根据以上，得到以下的关系式⑴。
[0040]min-mout= dM/dt (I)
[0041]其中，dM/dt表示第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M关于时间t的微分。
[0042]如上所述，第2蓄冷器34为第2置换器3的内部，第2置换器3通过用毛毡及金属丝网在轴向上夹持例如铅、铋等球状的第2蓄冷材料而构成。因此，第2蓄冷器34的容积可以看做恒定，因此将其值设为V。并且，若将第2蓄冷器34中的氦气的平均密度设为P，则第2蓄冷器34中存在的制冷剂气体的质量M可由以下的式(2)表示。
[0043]M = Vp (2)
[0044]若将式⑵代入式(I)，则得到以下的式(3)。
[0045]min-mout= Vdp /dt (3)
[0046]其中，dp /dt表示氦气的密度P的时间微分。
[0047]式(3)中，假设流入到第2蓄冷器34中的氦气的密度不随时间发生变化，则成为min-mout= 0，第2蓄冷器34中存在的氦气的质量M未发生变化。即，意味着氦气从第2蓄冷器34中的流出量相当于流入到第2蓄冷器34中的量。在实际冷却循环中，若供给阀15被打开，则经由供给阀15供给高压氦气。其结果，第2蓄冷器34中也会流入高压氦气，填充在第2蓄冷器34中的低压氦气升压，从而成为高压氦气。
[0048]如图2所示，高压氦气与低压氦气在其密度上存在差异。因此，若高压氦气流入到第2蓄冷器34中而其中的低压氦气升压从而成为高压氦气，则式(3)中的右边成为正值。更具体而言，式(3)中的右边成为图2中以实线示出的密度差。根据以上，得到以下的不等式⑷。
[0049]min-mout = Vdp /dt > O (4)
[0050]如上述，流入到第2蓄冷器34中的高压氦气被第2蓄冷材料冷却的同时，经由位于第2置换器3下部的第3开口 27及第2间隙供给至第2膨胀