CN114562826B - 一种旁通式叠层快速预冷节流制冷器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的旁通式叠层快速预冷节流制冷器，包括：固定单元，包括上盖板和下盖板，上盖板设有第一总进口和第二总进口，下盖板设有总出口；至少一个制冷单元，设在上盖板与下盖板之间，包括高压板片和低压板片，高压板片包括进口部、快速预冷部、回热节流部及膨胀腔，进口部包括快速预冷进口和正常制冷进口，快速预冷进口与第一总进口及快速预冷部连通，正常制冷进口与第二总进口及回热节流部连通，膨胀腔位于高压板片的尾部、远离进口部并与快速预冷部和回热节流部连通，低压板片设在高压板片下方，包括蒸发腔、回热返流部及出口部，蒸发腔与膨胀腔连通，出口部具有与总出口连通的低压出口，回热返流部一端与蒸发腔连通，另一端与低压出口连通。

Description

一种旁通式叠层快速预冷节流制冷器及控制方法

技术领域

本发明属于强化换热节流制冷领域，具体涉及一种旁通式叠层快速预冷节流制冷器及控制方法。

背景技术

微型节流制冷器具有结构简单、尺寸较小、快速冷却等特点，广泛应用于红外探测器、冷冻外科探针、导弹制导系统、电子设备冷却等医学、军事、工业等领域。

绝热条件下，高压气体经过多孔塞、小孔、很小的阀门、微小的槽道、毛细管等流到低压侧的稳定流动过程称为节流过程，这一现象也称为焦耳-汤姆逊效应。近些年，随着微通道技术的发展，微通道J-T效应节流制冷器得到了广泛的研究与应用。现有的微通道节流制冷器主要包括以下三部分：入口段、回热及节流结构、蒸发腔。通过将这三部分刻蚀在一个板片上形成高压通道板片与低压通道板片，高压气体通过高压微通道层后，受到相邻低压通道低压回气的预冷降温，在节流段进一步降温后进入蒸发腔，吸收负载热流后，通过低压通道返回。

微通道节流制冷器本身刻蚀的微小的通道要用于产生压力降、进而产生节流制冷效应，但矛盾的是，这种微小节流通道的结构造成目前的制冷器流量很小，微通道节流制冷器的降温速度极为缓慢，完全不能适应一些需要快速制冷且冷头温度较低的应用场合。虽然微通道节流制冷器刻蚀的单个微小通道可以产生较低的温度，但是其制冷量有限，因此需要多通道并行或多层叠加，但这也会带来较大的试件热容，严重阻碍制冷器的降温速度。综上，目前微通道节流制冷器存在流量小、热容大、降温极其缓慢的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种旁通式叠层快速预冷节流制冷器及控制方法。为此，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于，包括：固定单元，包括上盖板和下盖板，上盖板上设置有用于通入高压气体的第一总进口和第二总进口，下盖板上设有总出口；至少一个制冷单元，设置在上盖板与下盖板之间，包括层叠设置的高压板片和低压板片，高压板片包括进口部、快速预冷部、回热节流部以及膨胀腔，进口部包括快速预冷进口和正常制冷进口，快速预冷进口与第一总进口相连通并且与快速预冷部相连通，正常制冷进口与第二总进口相连通并且与回热节流部相连通，膨胀腔位于高压板片的尾部、远离进口部并分别与快速预冷部和回热节流部相连通，低压板片设置在高压板片的下方，包括蒸发腔、回热返流部以及出口部，蒸发腔与膨胀腔连通，出口部具有与总出口相连通的低压出口，回热返流部一端与蒸发腔连通，另一端与低压出口连通，其中，快速预冷部用于进行快速预冷，回热节流部用于进行常规制冷。

在本发明提供的旁通式叠层快速预冷节流制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，快速预冷部包括多条平行设置的快速预冷通道，多条快速预冷通道分成两组排布，回热节流部设置在两组快速预冷通道之间，包括多个并排的回热节流通道，回热返流部对应设置在快速预冷部和回热节流部的下方，包括多条并排的回热返流通道。

在本发明提供的旁通式叠层快速预冷节流制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，快速预冷通道和回热返流通道均为矩形通道，回热节流通道包括相连通的第一通道段和第二通道段，第一通道段靠近正常制冷进口，第二通道段靠近膨胀腔，第一通道段的截面尺寸大于第二通道段，快速预冷通道的截面尺寸大于第一通道段，回热返流通道的截面尺寸大于快速预冷通道。

在本发明提供的旁通式叠层快速预冷节流制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，快速预冷通道为矩形槽道，该矩形槽道内还设置有沿长度方向设置的若干个微圆柱或三角针肋。

在本发明提供的旁通式叠层快速预冷节流制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，快速预冷进口和正常制冷进口均为设置在高压板上的贯穿孔，进口部还包括快速预冷连接部分和正常制冷连接部分，快速预冷连接部分用于连通快速预冷进口和快速预冷通道，正常制冷连接部分用于连通正常制冷进口和回热节流通道，快速预冷连接部分之间预留出预定空间，正常制冷进口和正常制冷连接部分设置在预定空间处，正常制冷连接部分包括具有一定密度的顺排圆柱群。

在本发明提供的旁通式叠层快速预冷节流制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，进口部还具有排气孔，排气孔为设置在高压板的预定空间处的贯穿孔，低压出口为设置在低压板片上的贯穿孔，低压出口与排气孔对应设置，膨胀腔具有梯形的膨胀通道，该膨胀通道的窄端与快速预冷通道以及回热节流通道相连接，蒸发腔具有与膨胀通道相适配的梯形的蒸发通道，该蒸发通道的窄端与回热返流通道相连接。

在本发明提供的旁通式叠层快速预冷节流制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，制冷单元设置成多个，多个制冷单元依次叠放设置，低压板片上还设置有两个分别与快速预冷进口和正常制冷进口相对应的贯穿孔，两个贯穿孔分别作为快速预冷连通口和正常制冷连通口，快速预冷连通口用于使进入对应的制冷单元的高压气体通向其下方的另一个制冷单元，从而实现从第一总进口通入的高压气体分别流向各个制冷单元的快速预冷进口，正常制冷连通口用于使进入对应的制冷单元的高压气体通向其下方的另一个制冷单元，从而实现从第二总进口通入的高压气体分别流向各个制冷单元的正常制冷进口，排气孔还用于使来自上方的制冷单元的低压出口的低压气体流向其对应的制冷单元的低压出口，从而实现各个制冷单元流出的低压气体汇聚后从总出口流出。

在本发明提供的旁通式叠层快速预冷节流制冷器中，还可以具有这样的特征：其中，高压板片与低压板片的厚度相等，上盖板、下盖板、高压板片以及低压板片均为不锈钢材料，并且通过原子融合焊接工艺焊接在一起。

本发明提供了一种旁通式叠层快速预冷的控制方法，使用上述任意一项的旁通式叠层快速预冷节流制冷器进行，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，快速旁通预冷阶段，来流高压气体从第一总进口进入，经快速预冷进口流入快速预冷部，与回热返流部换热且自身产生一定的分布式节流效应，快速降温，通过膨胀腔后在蒸发腔返流，并经过回热返流部换热和低压出口由总出口流出制冷器；步骤2，正常制冷阶段，来流高压气体从第二总进口进入，经正常制冷进口，在圆柱群的绕流下，进入回热节流部，与回热返流部换热，通过膨胀腔后在蒸发腔返流，并经过回热返流部换热和低压出口由总出口流出制冷器。

发明的作用与效果

本发明提供了一种旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于，包括：固定单元，包括上盖板和下盖板，可以支撑稳固整个制冷器，上盖板上设置有用于通入高压气体的第一总进口和第二总进口，下盖板上设有总出口；至少一个制冷单元，设置在上盖板与下盖板之间，包括层叠设置的高压板片和低压板片，高压板片包括进口部、快速预冷部、回热节流部以及膨胀腔，进口部包括快速预冷进口和正常制冷进口，快速预冷进口与第一总进口相连通并且与快速预冷部相连通，正常制冷进口与第二总进口相连通并且与回热节流部相连通，膨胀腔位于高压板片的尾部、远离进口部并分别与快速预冷部和回热节流部相连通，低压板片设置在高压板片的下方，包括蒸发腔、回热返流部以及出口部，蒸发腔与膨胀腔连通，出口部具有与总出口相连通的低压出口，回热返流部一端与蒸发腔连通，另一端与低压出口连通，其中，第一总进口、第二总进口分别和总出口配合，快速预冷部用于进行快速预冷，回热节流部用于进行常规制冷，可以实现不同的工况，最终达到快速预冷进而制冷的目的。

本发明提供了一种旁通式叠层快速预冷的控制方法，使用上述任意一项的旁通式叠层快速预冷节流制冷器进行，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，快速旁通预冷阶段，来流高压气体从第一总进口进入，经快速预冷进口流入快速预冷部，与回热返流部换热且自身产生一定的分布式节流效应，快速降温，通过膨胀腔后在蒸发腔返流，并经过回热返流部换热和低压出口由总出口流出制冷器；步骤2，正常制冷阶段，来流高压气体从第二总进口进入，经正常制冷进口，在圆柱群的绕流下，进入回热节流部，与回热返流部换热，通过膨胀腔后在蒸发腔返流，并经过回热返流部换热和低压出口由总出口流出制冷器。第一总进口可以引导快速预冷的高压气体进入制冷器，快速预冷部能够快速预冷高压气体，可以产生沿程分布式节流效应并与低压返流气体换热进而实现快速降温，随后高压气体通过膨胀腔进入蒸发腔，蒸发腔可以使低温低压气体吸收热负载热量，能够蒸发在降温过程液化的气体，并能够使该气体反方向流入回热返流部，回热返流部可以使低压返气与快速高压气体换热，从而对高压气体预冷，出口部可以将低压气体通道单元内的制冷气体排出微通道制冷器。

附图说明

图1是本发明的实施例中旁通式叠层快速预冷节流制冷器的外形示意图；

图2是本发明的实施例中旁通式叠层快速预冷节流制冷器在快速旁通预冷阶段的爆炸图；

图3是本发明的实施例中旁通式叠层快速预冷节流制冷器在正常制冷阶段的爆炸图；

图4是本发明的实施例中单块高压板片的结构示意图；

图5是本发明的实施例中单块低压板片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本旁通式叠层快速预冷节流制冷器及控制方法作具体阐述。

<实施例>

图1是本发明的实施例中旁通式叠层快速预冷节流制冷器的外形示意图。图2是本发明的实施例中旁通式叠层快速预冷节流制冷器在快速旁通预冷阶段的爆炸图；图3是本发明的实施例中旁通式叠层快速预冷节流制冷器在正常制冷阶段的爆炸图。

如图1～3所示，本实施例提供了一种旁通式叠层快速预冷节流制冷器。

本实施例中，旁通式叠层快速预冷节流制冷器100包括：固定单元和至少一个制冷单元。

固定单元，包括上盖板10和下盖板20，上盖板10上设置有用于通入高压气体的第一总进口11和第二总进口12，下盖板20上设有总出口21。

本实施例中，制冷单元设置成多个，多个制冷单元依次叠放设置，设置在上盖板10与下盖板20之间，包括层叠设置的高压板片40和低压板片50，高压板片40与低压板片50的厚度相等，上盖板10、下盖板20、高压板片40以及低压板片50均为不锈钢材料，并且通过原子融合焊接工艺焊接在一起。

图4是本发明的实施例中单块高压板片的结构示意图。

如图4所示，高压板片40包括进口部41、快速预冷部42、回热节流部43以及膨胀腔30。进口部41包括快速预冷进口411和正常制冷进口412，均为设置在高压板40上的贯穿孔，快速预冷进口411与第一总进口11相连通并且与快速预冷部42相连通，正常制冷进口412与第二总进口12相连通并且与回热节流部43相连通。

快速预冷部42用于进行快速预冷，快速预冷部42包括多条平行设置的快速预冷通道421并且分成两组排布，快速预冷通道421为矩形槽道，该矩形槽道内还设置有沿长度方向设置的若干个微圆柱4211。

回热节流部43用于进行常规制冷，回热节流部43设置在两组快速预冷通道421之间，包括多个并排的回热节流通道431。回热节流通道431包括相连通的第一通道段4311和第二通道段4312，第一通道段4311靠近正常制冷进口412，第二通道段4312靠近膨胀腔30，第一通道段4311的截面尺寸大于第二通道段4312，快速预冷通道421的截面尺寸大于第一通道段4311。

膨胀腔30位于高压板片40的尾部、远离进口部41并分别与快速预冷部42和回热节流部43相连通，膨胀腔30具有梯形的膨胀通道31，该膨胀通道31的窄端与快速预冷通道421以及回热节流通道431相连接。

进口部41还包括快速预冷连接部分413、正常制冷连接部分414及排气孔415，快速预冷连接部分413用于连通快速预冷进口411和快速预冷通道421，正常制冷连接部分414用于连通正常制冷进口412和回热节流通道431，

快速预冷连接部分413之间预留出预定空间，正常制冷进口412、正常制冷连接部分414及排气孔415设置在预定空间处，排气孔415为贯穿孔，正常制冷连接部分414包括具有一定密度的顺排圆柱群4141。

图5是本发明的实施例中单块低压板片的结构示意图。

低压板片50设置在高压板片40的下方，包括蒸发腔51、回热返流部52以及出口部53。

蒸发腔51与膨胀腔30连通。出口部53具有低压出口531、快速预冷连通口532以及正常制冷连通口533。低压出口531为设置在低压板片50上的贯穿孔，低压出口531与排气孔415对应设置，低压出口531与总出口21相连通。快速预冷连通口532以及正常制冷连通口533分别是与快速预冷进口411和正常制冷进口412相对应的贯穿孔。

回热返流部52一端与蒸发腔51连通，另一端与低压出口531连通，回热返流部52对应设置在快速预冷部42和回热节流部43的下方，包括多条并排的矩形的回热返流通道521，回热返流通道521的截面尺寸大于快速预冷通道421。

出口部53还具有出口连接部分534，出口连接部分534用于连通低压出口531和回热返流通道521。出口连接部分534具有一定密度的顺排圆柱群534。

蒸发腔51具有与膨胀通道31相适配的梯形的蒸发通道511，该蒸发通道511的窄端与回热返流通道521相连接。

本实施例中，制冷单元可以设置成多个，多个制冷单元依次叠放设置，

低压板片50上还设置有两个分别与快速预冷进口411和正常制冷进口412相对应的贯穿孔，两个贯穿孔分别作为快速预冷连通口532和正常制冷连通口533，

快速预冷连通口532用于使进入对应的制冷单元的高压气体通向其下方的另一个制冷单元，从而实现从第一总进口11通入的高压气体分别流向各个制冷单元的快速预冷进口，

正常制冷连通口533用于使进入对应的制冷单元的高压气体通向其下方的另一个制冷单元，从而实现从第二总进口12通入的高压气体分别流向各个制冷单元的正常制冷进口，

排气孔531还用于使来自上方的制冷单元的低压出口的低压气体流向其对应的制冷单元的低压出口，从而实现各个制冷单元流出的低压气体汇聚后从总出口流出。

本实施例中，旁通式叠层快速预冷的控制方法使用上述旁通式叠层快速预冷节流制冷器进行，具体包括以下步骤：

步骤1，如图2所示，快速旁通预冷阶段，来流高压气体从第一总进口11进入，分别进入各个制冷单元，进入每个制冷单元的高压气体经快速预冷进口411流入快速预冷部42，与回热返流部52换热且自身产生一定的分布式节流效应，快速降温，通过膨胀腔30后在蒸发腔51返流，并经过回热返流部52换热和低压出口531后，各个制冷单元的气体汇聚后由总出口21流出制冷器。

步骤2，如图3所示，正常制冷阶段，来流高压气体从第二总进口12进入，分别进入各个制冷单元，进入每个制冷单元的高压气体经正常制冷进口412，在圆柱群4211的绕流下，进入回热节流部43，与回热返流部52换热，通过膨胀腔30后在蒸发腔51返流，并经过回热返流部52换热和低压出口531后，各个制冷单元的气体汇聚后由总出口21流出制冷器。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的旁通式叠层快速预冷节流制冷器及控制方法，其中，旁通式叠层快速预冷节流制冷器包括：固定单元，包括上盖板和下盖板，可以支撑稳固整个制冷器，上盖板上设置有用于通入高压气体的第一总进口和第二总进口，下盖板上设有总出口；以及至少一个制冷单元，设置在上盖板与下盖板之间，包括层叠设置的高压板片和低压板片，高压板片与低压板片的厚度相等，多个制冷单元依次叠放设置，制冷单元的数量根据制冷需求的不同来选取，上盖板、下盖板、高压板片以及低压板片均为不锈钢材料，并且通过原子融合焊接工艺焊接在一起，可以保证整体耐高压的性能，同时最大程度的减小板片间的接触热阻。

高压板片包括进口部、快速预冷部、回热节流部以及膨胀腔。进口部包括快速预冷进口和正常制冷进口，均为设置在高压板上的贯穿孔，可以使流体流入相邻的高压板片。快速预冷进口与第一总进口相连通并且与快速预冷部相连通，正常制冷进口与第二总进口相连通并且与回热节流部相连通。

快速预冷部用于进行快速预冷，包括多条平行设置的快速预冷通道并且分成两组排布，快速预冷通道为矩形槽道，该矩形槽道内还设置有沿长度方向设置的若干个微圆柱，可以使经快速预冷进口进入的高压气体在此与相邻低压板片中的低温低压返流回气换热预冷，并且微圆柱自身可以产生一定的分布式节流效应，从而使高压气体降温。

回热节流部用于进行常规制冷，设置在两组快速预冷通道之间，包括多个并排的回热节流通道，回热节流通道包括相连通的第一通道段和第二通道段，第一通道段靠近正常制冷进口，第二通道段靠近膨胀腔，第一通道段的截面尺寸大于第二通道段，可以产生节流制冷效应。快速预冷通道的截面尺寸大于第一通道段，用于解除流量的限制。

膨胀腔位于高压板片的尾部、远离进口部并分别与快速预冷部和回热节流部相连通，可以吸收热负载热量，膨胀腔具有梯形的膨胀通道，该膨胀通道的窄端与快速预冷通道以及回热节流通道相连接。

此外，进口部还包括快速预冷连接部分、正常制冷连接部分及排气孔，快速预冷连接部分用于连通快速预冷进口和快速预冷通道，正常制冷连接部分用于连通正常制冷进口和回热节流通道。快速预冷连接部分之间预留出预定空间，正常制冷进口、正常制冷连接部分及排气孔设置在预定空间处，排气孔为贯穿孔，可以使来自上方的制冷单元的低压出口的低压气体流向其对应的制冷单元的低压出口，从而实现各个制冷单元流出的低压气体汇聚后从总出口流出。正常制冷连接部分包括具有一定密度的顺排圆柱群，可以对工质气体进行导流以及支撑试件。

低压板片设置在高压板片的下方，包括蒸发腔、回热返流部以及出口部，回热返流部与出口部之间具有一定密度的顺排圆柱群，可以对工质气体进行导流以及支撑试件，蒸发腔与膨胀腔连通，出口部具有与总出口相连通的低压出口、快速预冷连通口以及正常制冷连通口，低压出口为设置在低压板片上的贯穿孔，低压出口与排气孔对应设置，快速预冷连通口以及正常制冷连通口分别是与快速预冷进口和正常制冷进口相对应的贯穿孔。快速预冷连通口可以使进入对应的制冷单元的高压气体通向其下方的另一个制冷单元，从而实现从第一总进口通入的高压气体分别流向各个制冷单元的快速预冷进口，正常制冷连通口可以使进入对应的制冷单元的高压气体通向其下方的另一个制冷单元，从而实现从第二总进口通入的高压气体分别流向各个制冷单元的正常制冷进口。

回热返流部一端与蒸发腔连通，另一端与低压出口连通，回热返流部对应设置在快速预冷部和回热节流部的下方，包括多条并排的矩形的回热返流通道，回热返流通道的截面尺寸大于快速预冷通道。

蒸发腔具有与膨胀通道相适配的梯形的蒸发通道，该蒸发通道的窄端与回热返流通道相连接。

本实施例中，不同于常规的一进口加一出口，本实施例所涉及的旁通式叠层快速预冷节流制冷器设置了两个进口加一个出口，通过第一总进口、第二总进口分别和总出口配合，可以实现不同的工况，最终达到快速预冷进而制冷的目的。

本实施例提供的旁通式叠层快速预冷的控制方法使用上述旁通式叠层快速预冷节流制冷器进行，具体包括以下步骤：

步骤1，快速旁通预冷阶段，来流高压气体从第一总进口进入，经快速预冷进口流入快速预冷部，与回热返流部换热且自身产生一定的分布式节流效应，快速降温，通过膨胀腔后在蒸发腔返流，并经过回热返流部换热和低压出口由总出口流出制冷器。

步骤2，正常制冷阶段，来流高压气体从第二总进口进入，经正常制冷进口，在圆柱群的绕流下，进入回热节流部，与回热返流部换热，通过膨胀腔后在蒸发腔返流，并经过回热返流部换热和低压出口由总出口流出制冷器。

本实施例创新性地引入快速旁通预冷的控制方法，首先在快速旁通预冷阶段，第一总进口可以引导快速预冷的高压气体进入制冷器，快速预冷部能够快速预冷高压气体，可以产生沿程分布式节流效应并与低压返流气体换热进而实现快速降温，高压气体通过膨胀腔进入蒸发腔，蒸发腔可以使低温低压气体吸收热负载热量，能够蒸发在降温过程液化的气体，并能够使该气体反方向流入回热返流部，回热返流部可以使低压返气与快速高压气体换热，从而对高压气体预冷，出口部可以将低压气体通道单元内的制冷气体排出微通道制冷器，由此解除了流量限制，抵消了试件热容，从而实现快速降温预冷工况。其次在正常制冷阶段，第二总进口可以疏导高压气体进入制冷器，随后高压气体经过正常制冷进口，进入回热节流部，高压气体在回热节流部可以与低压返流流体进行换热，并在此过程中产生节流效应，达到更低的温度，随后该气体通过膨胀腔并进入蒸发腔，蒸发腔可以使低温低压气体吸收热负载热量，蒸发在降温过程液化的气体，然后使其反方向流入低压气体通道，再经过回热返流部换热和低压出口由总出口流出制冷器，从而实现正常制冷工况。快速降温预冷工况和正常制冷工况这两种工况先后进行，可以实现快速制冷，加快降温速率，增大制冷器流量，能够解决目前微通道节流制冷器流量小、热容大、降温极其缓慢的问题。

Claims (9)

1.一种旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于，包括：

固定单元，包括上盖板和下盖板，所述上盖板上设置有用于通入高压气体的第一总进口和第二总进口，所述下盖板上设有总出口；以及

至少一个制冷单元，设置在所述上盖板与所述下盖板之间，包括层叠设置的高压板片和低压板片，

所述高压板片包括进口部、快速预冷部、回热节流部以及膨胀腔，所述进口部包括快速预冷进口和正常制冷进口，所述快速预冷进口与所述第一总进口相连通并且与所述快速预冷部相连通，所述正常制冷进口与所述第二总进口相连通并且与所述回热节流部相连通，所述膨胀腔位于所述高压板片的尾部、远离所述进口部并分别与所述快速预冷部和所述回热节流部相连通，

所述低压板片设置在所述高压板片的下方，包括蒸发腔、回热返流部以及出口部，所述蒸发腔与所述膨胀腔连通，所述出口部具有与所述总出口相连通的低压出口，所述回热返流部一端与所述蒸发腔连通，另一端与所述低压出口连通，

其中，所述快速预冷部用于进行快速预冷，

所述回热节流部用于进行常规制冷。

2.根据权利要求1所述的旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于：

其中，所述快速预冷部包括多条平行设置的快速预冷通道，多条所述快速预冷通道分成两组排布，

所述回热节流部设置在两组所述快速预冷通道之间，包括多个并排的回热节流通道，

所述回热返流部对应设置在所述快速预冷部和所述回热节流部的下方，包括多条并排的回热返流通道。

3.根据权利要求2所述的旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于：

其中，所述快速预冷通道和所述回热返流通道均为矩形通道，

所述回热节流通道包括相连通的第一通道段和第二通道段，所述第一通道段靠近所述正常制冷进口，所述第二通道段靠近所述膨胀腔，所述第一通道段的截面尺寸大于所述第二通道段，

所述快速预冷通道的截面尺寸大于所述第一通道段，

所述回热返流通道的截面尺寸大于所述快速预冷通道。

4.根据权利要求2所述的旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于：

其中，所述快速预冷通道为矩形槽道，该矩形槽道内还设置有沿长度方向设置的若干个微圆柱或三角针肋。

5.根据权利要求1所述的旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于：

其中，所述快速预冷进口和所述正常制冷进口均为设置在所述高压板上的贯穿孔，

所述进口部还包括快速预冷连接部分和正常制冷连接部分，所述快速预冷连接部分用于连通所述快速预冷进口和所述快速预冷部中的快速预冷通道，所述正常制冷连接部分用于连通所述正常制冷进口和所述回热节流部中的回热节流通道，

所述快速预冷连接部分之间预留出预定空间，所述正常制冷进口和所述正常制冷连接部分设置在所述预定空间处，

所述正常制冷连接部分包括具有一定密度的顺排圆柱群。

6.根据权利要求5所述的旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于：

其中，所述进口部还具有排气孔，所述排气孔为设置在所述高压板的所述预定空间处的贯穿孔，

所述低压出口为设置在所述低压板片上的贯穿孔，所述低压出口与所述排气孔对应设置，

所述膨胀腔具有梯形的膨胀通道，该膨胀通道的窄端与所述快速预冷通道以及所述回热节流通道相连接，

所述蒸发腔具有与所述膨胀通道相适配的梯形的蒸发通道，该蒸发通道的窄端与所述回热返流部中的回热返流通道相连接。

7.根据权利要求6所述的旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于：

其中，所述制冷单元设置成多个，多个所述制冷单元依次叠放设置，

所述低压板片上还设置有两个分别与所述快速预冷进口和所述正常制冷进口相对应的贯穿孔，两个贯穿孔分别作为快速预冷连通口和正常制冷连通口，

所述快速预冷连通口用于使进入对应的所述制冷单元的高压气体通向其下方的另一个所述制冷单元，从而实现从所述第一总进口通入的高压气体分别流向各个所述制冷单元的所述快速预冷进口，

所述正常制冷连通口用于使进入对应的所述制冷单元的高压气体通向其下方的另一个所述制冷单元，从而实现从所述第二总进口通入的高压气体分别流向各个所述制冷单元的所述正常制冷进口，

所述排气孔还用于使来自上方的所述制冷单元的所述低压出口的低压气体流向其对应的所述制冷单元的所述低压出口，从而实现各个所述制冷单元流出的所述低压气体汇聚后从所述总出口流出。

8.根据权利要求1所述的旁通式叠层快速预冷节流制冷器，其特征在于：

其中，所述高压板片与所述低压板片的厚度相等，

所述上盖板、所述下盖板、所述高压板片以及所述低压板片均为不锈钢材料，并且通过原子融合焊接工艺焊接在一起。

9.一种旁通式叠层快速预冷的控制方法，使用权利要求1-8中任意一项所述的旁通式叠层快速预冷节流制冷器进行，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，快速旁通预冷阶段，来流高压气体从所述第一总进口进入，经所述快速预冷进口流入所述快速预冷部，与回热返流部换热且自身产生一定的分布式节流效应，快速降温，通过膨胀腔后在所述蒸发腔返流，并经过所述回热返流部换热和所述低压出口由所述总出口流出制冷器；

步骤2，正常制冷阶段，来流高压气体从所述第二总进口进入，经所述正常制冷进口，在圆柱群的绕流下，进入所述回热节流部，与回热返流部换热，通过膨胀腔后在所述蒸发腔返流，并经过所述回热返流部换热和所述低压出口由所述总出口流出制冷器。