CN106524554B - 适用于超高真空环境的紧凑型无液氦1k低温制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于超高真空环境的紧凑型无液氦1K低温制冷装置，包括输气管、预冷端、防护罩、减压池以及抽气设备。实施本发明的有益效果是：1、防护罩减少了制冷机暴露在真空腔体中的表面积，可用于超高真空环境；2、以防护罩作为制冷工质的回流通道，提高了回流管道的流导，保证减压池中的液态制冷工质有较低的蒸气压，可以达到更低的制冷温度。3、在降温初期，该回流通道可充入氦气交换气，来对减压池部位快速降温，缩短降温时间。4、防护罩第二段的设计提高了整体的换热效率。5、该制冷设备具有结构紧凑、容易拆装维护、制冷量可调节等优点。

Description

适用于超高真空环境的紧凑型无液氦1K低温制冷装置

技术领域

本发明涉及低温制冷装置领域，特别涉及一种可产生1K低温且适用于超高真空环境的制冷装置。

背景技术

低温和真空技术是现代科学中必不可少的两种极端条件下的实验技术。随着科学技术的发展，极低温和超高真空已经成为相互结合、相互渗透的两门学科。由于很多科研仪器需要同时满足极低温和超高真空等极端实验条件，这就对小型制冷机提出了更高的要求：更低的制冷温度和可兼容超高真空系统。

目前已经商品化的小型的吉福特-麦克马洪制冷机(Gifford–McMahonCryocooler,以下简称“GM制冷机”)，已经可以达到液氦温区。但受制冷原理的限制，即便采用二级制冷，最低温度也只能达到2.5K左右。要想获得更低的温度，通常需要借助于地球上极为稀缺且价格极其昂贵的氦-3。氦-3是氦的一种稳定同位素，通过氦-3的减压降温，可获得0.3K的极低温。但常温常压下一升氦-3气体的价格在2万人民币左右，这极大地增加了获取1K温区的成本，也限制了极低温实验的开展。

除了GM制冷机，德国SPECS公司生产的JT制冷机，虽然最低温度可达1K，但它是利用液氦来预冷高压正流氦气，需要液氮夹层来屏蔽室温热辐射。这种带液氮和液氦杜瓦装置的制冷机体积庞大，且液氮和液氦的容量有限。需要消耗资源稀缺且价格昂贵的液氦，运行成本高；且无法安装在多自由度工作台上。目前的应用领域只能局限在STM(scanningtunneling microscope)实验中。

采用闭循环制冷机作为制冷前级来预冷高压正流氦气，是比液氦预冷更行之有效的方法。例如，日本住友公司(SHI)生产的GM-JT制冷机，通过GM制冷机的二级预冷后，JT级冷头可以在4.3K产生1.5W的制冷量。但该制冷机的最低温度只能到3K，且体积庞大，能耗达6千瓦；不能兼容超高真空系统，这就阻碍了其在超高真空环境下的应用。

理想气体的焓只是温度的函数，因而理想气体在节流膨胀前后的温度是不变的。而实际气体的焓是温度和压强的函数。1852年焦耳和汤姆逊设计了一个节流膨胀实验，发现实际气体在膨胀时发生了温度变化，这个效应又叫气体的焦耳-汤姆逊(Joule-Thomson)效应。

在节流过程中，流体既未对外输出功，又可看成是与外界没有热量交换的绝热过程，根据能量守恒定律，节流前后的流体内部的总能量(焓)应保持不变。但是，组成焓的三部分能量：分子运动的动能、分子相互作用的位能、流动能的每一部分是可能变化的。节流后压力降低，质量比容积增大，分子之间的距离增加，分子相互作用的位能增大。而流动能是与节流前的状态(P,V,T)有关，流动能在低温低压区为负值，在低温高压区为正值。所以气体在节流膨胀时温度的升高或降低取决于位能和流动能数值的相对大小。可用JT节流系数μ_H来表示气体节流时压力降低(dP)与引起温度变化(dT)的比例系数。用公式表示为：

第一项表示气体节流前后位能的变化，是气体在节流膨胀时为克服分子间的吸引力所消耗的功。第二项表示气体节流时流动功的变化。气体在某一压降范围内，节流所产生的温度变化，可由下式计算

实际气体在T-P图上的等焓曲线上斜率为零的点为转化点。将等焓线上各个温度的转化点的轨迹连起来，形成转化曲线。转化曲线上压力为零的点对应最高转化温度，被转化曲线包围的区域为制冷区。氦气的转化温度为40K，低于室温，故氦气必须先被预冷到制冷区后，才能通过等焓膨胀过程获得温度的降低。利用气体的焦耳-汤姆逊效应产生低温效果的制冷机称为焦耳-汤姆逊制冷机(以下简称“JT制冷机”)。图1是JT制冷机的原理图。理论上基于氦-4工质的JT制冷机可获得0.9K的极低温，而基于氦-3工质的JT制冷机可获得0.2K的极低温。

高压气体的节流膨胀是借助于节流元件(又称JT阀)来实现的，传统的节流元件(如毛细管、节流孔、喷嘴等)分为固定孔型和变流量型两种。固定孔型JT阀具有简单、容易制作等优点，但并不适用于许多实际应用的要求。例如：容易堵塞，气体质量流率无法调节等。而变流量型JT阀是可以根据实际冷量需求改变气体质量流率。但附加的变流量控制系统会导致整个体统的尺寸、成本和漏热等增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于超高真空环境、制冷温度极低且结构紧凑的装置。

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种可产生1K低温且适用于超高真空环境的制冷装置，本发明的技术方案是这样实施的：

适用于超高真空环境的紧凑型无液氦1K低温制冷装置，包括输气管、预冷端、防护罩、减压池以及抽气设备；所述输气管依次包括进气端、预冷换热段、回流换热段以及出气端；所述防护罩内设有回流通道，所述回流通道包括回流入口以及回流出口；所述减压池包括第一开口以及第二开口；所述输气管进气端与输气设备连接，所述出气端与所述第一开口连通；所述预冷端用于冷却所述预冷换热段；所述回流换热段位于所述回流通道内并与所述回流通道内的制冷工质进行热交换；所述回流入口与所述第二开口连通；所述回流出口与所述抽气设备对接；所述制冷装置稳定工作时，所述输气设备将制冷工质输送进所述进气端，制冷工质依次正向经过所述预冷换热段、回流换热段、出气端、第一开口、减压池内部，然后逆向经过第二开口、回流入口、回流出口，随后进入所述抽气设备。

优选地，所述预冷端包括低温制冷机的冷头，所述预冷换热段缠绕在所述冷头外表面；所述预冷换热段以及所述冷头位于所述防护罩第一段内，所述回流换热段以盘绕方式设置于所述防护罩的第二段内；所述防护罩内部本身构成所述回流通道；所述制冷工质包括氦-4、氦-3或氢气。

优选地，所述低温制冷机为GM制冷机；所述GM制冷机包括一级气缸、一级冷头、二级气缸以及二级冷头；所述预冷换热段依次缠绕在所述一级气缸、一级冷头、二级气缸以及二级冷头表面上。

优选地，所述防护罩呈长条管状，其第一段末端与所述GM制冷机的气缸转接部位密封对接，所述回流入口设置于所述防护罩第二段末端。

优选地，所述制冷装置还包括连通所述第二开口与所述回流入口的限流管；所述限流管的直径为0.2至2.5mm。

优选地，所述制冷装置还包括两端分别连接所述第一开口与所述出气端的JT阀。

优选地，所述制冷装置还包括若干填充于所述回流通道内、且与所述回流换热段表面形成接触的金属堆积件。

优选地，所述金属堆积件为若金属小球；所述JT阀采用分子筛的结构。

优选地，所述输气设备通过进气细管将制冷工质输送至所述进气端；所述输气设备还包括设置于所述进气细管之间的进气调节阀，所述进气调节阀可控制所述进气细管内气体的流速以及流量。

优选地，所述制冷装置包括分流管，所述输气设备包括旁路调节阀，所述抽气设备包括抽气调节阀；所述分流管至少包括三个端口：端口一、端口二以及端口三；所述端口一通过旁路调节阀与所述输气设备连接；所述端口二通过抽气调节阀与所述抽气设备连接；所述端口三与所述回流出口连通。

实施本发明的有益效果主要有：

1、防护罩的应用，相比于现有技术，减小了暴露于真空下的表面积,降低了放气量，可用于超高真空环境。

2、以防护罩作为制冷工质的回流通道，提高了回流管道的流导，可保证减压池中的液态制冷工质有较低的蒸气压，使得制冷设备可以达到更低的制冷温度。

3、在降温初期，回流管道可充入氦气交换气，来对减压池部位快速降温，缩短降温时间。

4、防护罩第二段的设计使得在输气管内的制冷工质在正向流动过程中，可以被更低温的逆向回流制冷工质进一步冷却，提高了整体的换热效率。限流管的设计，降低了部分种类的制冷工质(如氦-4)出现超流现象时的蒸发量，保证减压池中的液态制冷工质有较低的蒸气压；进气细管以及进气调节阀和JT阀的设计，使得制冷装置的最低制冷温度以及制冷量可调；

5、本发明整个装置体积小，可紧密对接各类科研仪器(如角分辨光电子能谱、X射线衍射仪等)；其中减压池作为制冷端，制冷温度可以达到1K甚至更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为JT制冷机的原理图；

图2为一个实施例中，本发明的截面结构示意图；

图3为图2实施例中，输气设备和抽气设备的结构示意图；

图4为一个实施例中，进气细管以及进气调节阀的位置示意图；

图5为一个实施例中，防护罩对接真空腔体时的结构示意图；

图6为一个实施例中，GM制冷机的结构示意简图；

图7为一个实施例中，采用GM制冷机对预冷换热段进行预冷时的结构示意图；

图8为防护罩区域内，制冷工质流动方向示意图；

图9为节流孔和分子筛结构对比示意图；

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1-输气管、11-进气端、12-预冷换热段、13-回流换热段、14-出气端，

2-预冷端、21-冷头，

3-防护罩、31-回流通道、311-回流入口、312-回流出口、32-防护罩第一段、33-防护罩第二段，

4-减压池、41-第一开口、42-第二开口，

5-抽气设备、51-抽气调节阀、52-抽气泵，

6-输气设备、61-进气细管、62-进气调节阀、63-氦气钢瓶、64-旁路调节阀，

7-低温制冷机、71-一级冷头、72-二级冷头、73-一级气缸、74-二级气缸、75-马达区域，

8-限流管，

9-JT阀、91-氦纯化装置，

100-金属堆积件，

101-分流管、101a-端口一、101b-端口二、101c-端口三，

102-真空接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一个具体实施例中，结合图3、图4、图7以及图8，适用于超高真空环境的紧凑型无液氦1K低温制冷装置，包括输气管1、预冷端2、防护罩3、减压池4以及抽气设备5；所述输气管1依次包括进气端11、预冷换热段12、回流换热段13以及出气端14；所述防护罩3内设有回流通道31，所述回流通道31包括回流入口311以及回流出口312；所述减压池4包括第一开口41以及第二开口42；所述输气管进气端11与输气设备6连接，所述出气端14与所述第一开口41连通；所述预冷端2用于冷却所述预冷换热段12；所述回流换热段13位于所述回流通道31内并与所述回流通道31内的制冷工质进行热交换；所述回流入口311与所述第二开口42连通；所述回流出口312与所述抽气设备5对接；所述制冷装置稳定工作时，所述输气设备6将制冷工质输送进所述进气端11，制冷工质依次正向经过所述预冷换热段12、回流换热段13、出气端14、第一开口41、减压池4内部，然后逆向经过第二开口42、回流入口311、回流出口312，随后进入所述抽气设备5。“正向”与“逆向”仅用于区分制冷工质经过减压池4前后的流动方向，并不特指绝对的反方向，图8的箭头展示了一个实施例中，制冷工质的流动方向。

需要指出的是，本发明所述的制冷装置可适用于超高真空环境，本领域技术人员可以理解的是，本发明也适用于中、高真空环境，甚至非真空环境，在此不作特别限制；无论何种环境下，只要具备本发明所描述的结构特征，均视为落入本发明的保护范围。

如图5所示，本发明应用于真空环境中时，可在保护罩3上设置真空接口102，以对接各种真空腔体。

本发明的输气管1，用于输送各类制冷工质(如氦-3、氦-4或氢气等)，其中预冷换热段12和回流换热段13的设置形式，一般采用盘绕，这样可使管内制冷工质能和管外热交换更为充分。当然，在一些实施例中，输气管1也可以采用其他常见的非盘绕方式。

本发明预冷端2的作用，主要用于对进入输气管1的制冷工质进行预冷，意味着预冷换热段12可以根据预冷端2不同的类型来设置成不同的接触方式。预冷端2可以采用现有一些制冷设备(如现有的GM制冷机、脉管制冷机等)的制冷部位，预冷换热段12与预冷端2的结合方式包括但不限于经过后者的端口、腔体或者表面，以达到进行热交换的目的。图2展示了一些实施例中，预冷换热段12与预冷端2结合的形式。由于对于制冷工质的预冷非本发明的主要创造点，且可借鉴制冷领域多种现有技术达到该效果，在此不作展开。

本发明防护罩3的作用，主要是在本发明需要应用到真空环境中时，可达到将输气管1与外界真空环境隔离的目的。防护罩3可以采用常见的适用于真空密封的材质，在本具体实施例中，采用奥氏体不锈钢，使得在低温度下无马氏体相变引起的磁性，不会对磁性设备产生干扰和影响；另外也可与超高真空环境所需的高温烘烤条件相兼容。防护罩3可以是单层，也可以是双层甚至多层的结构，本实施例采用单层结构。防护罩3的形状和结构，一般为长条管状，这样便于深入真空腔体对样品进行制冷；当然，防护罩在一些实施例中也可以设计成外表呈弧形状、立方状、球状、L型状、以及其他不规则的形状，只要其包含本文描述的作用，均落入本发明的保护范围。

减压池4为本发明制冷装置的制冷端，其最终作用是可以提供1K甚至更低温的冷源。输气管1内的高压制冷工质在减压池4中，压力得到了释放，相应地温度也下降，部分制冷工质会被液化，未液化的制冷工质则由第二开口42进入回流通道，后续由抽气设备5抽离。减压池4的外形不作特别限制，减压池4本身只要具备腔体的结构以及可以存储液体制冷工质的作用即可。输气管1的出气端14可以直接与减压池4的第一开口41连接，也可以通过一些管道或者阀门来间接连接。防护罩3的回流入口311可以直接与减压池4的第二开口42连接，也可以通过一些管道或者阀门来间接连接。

本发明所述回流通道31，既可以由防护罩3内腔本身构成(不必采用额外部件另设回流通道)，也可以由额外设置在防护罩内部的管道或者其他通路构成；回流通道31的作用之一是为制冷工质提供离开减压池4的通道，其形状和结构不作特别限制。

抽气设备5的作用之一是将逆向回流的制冷工质抽离。抽气设备5可以采用现有的设备，如抽气泵52，在此不作限制。

在一个优选实施例中，如图4、图7、图8所示，所述预冷端2包括低温制冷机的冷头21，所述预冷换热段12缠绕在所述冷头21外表面(即通过低温制冷机的工作，使低温制冷机的冷头21温度下降，给预冷换热段12进行预冷)；所述预冷换热段12以及所述冷头21位于所述防护罩第一段32内，所述回流换热段13以盘绕方式设置于所述防护罩的第二段33内；所述防护罩3内部本身构成所述回流通道31；所述制冷工质为氦-4气体。该实施例中，采用低温制冷机对预冷换热段12内的制冷工质进行预冷。低温制冷机可以采用现有的设备，如GM制冷机、JT制冷机、脉管制冷机等。防护罩第二段33的设计提高了整体的换热效率，且其可伸入超高真空环境中。当然，防护罩第一段32也可以根据实际需要伸入真空腔体内。以防护罩3本身作为制冷工质的回流通道31，使得在输气管1内的制冷工质在正向流动过程中，可以被更低温的输气管1外的逆向回流制冷工质进一步冷却。

在一个优选实施例中，如图6、图7所示，所述低温制冷机为GM制冷机；所述GM制冷机包括一级气缸73、一级冷头71、二级气缸74以及二级冷头72；所述预冷换热段12依次缠绕在所述一级气缸73、一级冷头71、二级气缸74以及二级冷头72表面上。闭循环的二级GM制冷机(如图7所示)，可在一级冷头71和二级冷头72处产生有效制冷量。一般一级冷头71的温度在30-60K之间，二级冷头72的温度在4K附近，具体温度由负载的大小决定。

在一个优选实施例中，如图7所示，所述防护罩3呈长条管状，其第一段32末端与所述GM制冷机的气缸转接部位密封对接，所述回流入口311设置于所述防护罩第二段33末端。防护罩3设计成长条的管状，可采用一体式串联焊接结构，外形简单，且暴露于真空下的表面积小,放气流量少，大大提高了在真空中的密封性能；长条管状的设计，还使得防护罩第二段33内的回流换热段13可以盘绕更长距离，与回流通道31的制冷工质换热更加充分。

在一个优选实施例中，结合图2和图7，所述制冷装置还包括连通所述第二开口42与所述回流入口311的限流管8；所述限流管8的直径为0.2至2.5mm。限流管8的作用是：降低了部分种类的制冷工质(如氦-4)出现超流现象时的蒸发量，保证减压池4中的液态制冷工质有较低的蒸气压。

在一个优选实施例中，制冷工质选取氦-4，而氦-4在温度低于2.17K时会出现超流现象。厚度约30nm的氦膜会沿着减压池4内壁向上爬行，在温度较高的地方蒸发。这种蒸发会随着温度的降低迅速增大，也与表面的光滑程度有关。蒸发量还正比于减压池4内壁的周长。此时限流管8的内径设计为1.0mm，长度为10mm。限流管8和减压池4的内壁用电解法抛光，以降低氦膜的蒸发量，来限制膜流的蒸发量。

在一个优选实施例中，如图7所示，所述制冷装置还包括两端分别连接所述第一开口41与所述出气端14的JT阀9。

在一个优选实施例中，制冷工质采用氦气，为使氦气在经过JT阀9前达到纯度要求，加入氦纯化装置91,防止堵塞JT阀9。氦纯化装置91的位置如图7所示。

为了进一步提高回流换热段13与回流通道31中逆流的制冷工质的换热效率，在一个优选实施例中，如图7所示，所述制冷装置还包括若干填充于所述回流通道31内、且与所述回流换热段13表面形成接触的金属堆积件100。金属堆积件100作为换热介质，可间接增大回流换热段13与逆流制冷工质的接触面积(需注意：金属堆积件100不能完全堵住回流通道31中逆向制冷工质的回流)，提高逆流制冷工质冷量的利用率。每个金属堆积件100的形状不作具体限制，可以为球状、柱状或方状，也可以是别的外形。

在一个优选实施例中，所述金属堆积件100为若干金属小球(如图8所示)；所述JT阀9采用分子筛的结构。进一步地，可采用粉末冶金多孔材料做成的分子筛来代替传统的JT阀(如图9所示)，一方面解决了节流微孔或毛细管容易阻塞的问题，同时可以通过改变输气管1的压力来调节制冷工质的质量流率。该分子筛节流元件可用VCR接头与输气管1密封，具有结构简单、容易拆装维护等优点。

在一个优选实施例中，结合图2、图3，所述输气设备6通过进气细管61将制冷工质输送至所述进气端11；所述输气设备6还包括设置于所述进气细管61之间的进气调节阀62，所述进气调节阀62可控制所述进气细管61内气体的流速以及流量。由于进气细管61内的压强一般在0.2-2MPa范围之内，其压强远大于减压池4内的压强(一般为10至1000Pa)，在该实施例中，通过调节进气细管61内的压强，可以间接调节输气管1的制冷工质的质量流率。输气设备6可以采用现有的制冷工质(如液氦、液氮)输气设备，在本实施例中，输气设备6包括氦气钢瓶63。

鉴于在初始阶段需要很长的时间才能把JT阀9和减压池4部位冷到10K左右的情况，在一个优选实施例中，结合图3、图4，所述制冷装置包括分流管101，所述输气设备6包括旁路调节阀64，所述抽气设备5包括抽气调节阀51；所述分流管至少包括三个端口：端口一101a、端口二101b以及端口三101c；所述端口一101a通过旁路调节阀64与所述输气设备6连接；所述端口二101b通过抽气调节阀51与所述抽气设备5连接；所述端口三101c与所述回流出口312连通。用户可在初始阶段启动输气设备6，并打开旁路调节阀64，关闭抽气调节阀51，将大量制冷工质通过端口一101a，经过端口三101c直接输入至回流通道31内，以对JT阀9和减压池4进行快速降温；降温完毕后，关闭旁路调节阀64，打开抽气调节阀51，通过端口二101b将回流通道31、JT阀9和减压池4内的制冷工质抽掉。这样可大大减少初始阶段所需的降温时间。

超流氦与固体的接触面存在卡皮查热阻。通常其关系式可表示为

其中q为热流密度，T为冷却面表面温度，T_b为超流氦的温度,α_K为卡皮查传热系数。在一个优选实施例中，制冷工质选用氦气，为减少减压池4与液氦之间的卡皮查热阻，尽量减小两者的温差，减压池4采用高热导无氧铜为材料制作。减压池4的内径为10-30mm，高为30-60mm。用烧结的银粉改善减压池4壁和液氦之间的热接触。烧结层的厚度不超过2mm。

上述列举的各种实施例，在不矛盾的前提下，可以相互组合实施，本领域技术人员可结合附图和上文对实施例的解释，作为对不同实施例中的技术特征进行组合的依据。

需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.适用于超高真空环境的紧凑型无液氦1K低温制冷装置，其特征在于：

包括输气管、预冷端、防护罩、减压池以及抽气设备；

所述输气管依次包括进气端、预冷换热段、回流换热段以及出气端；

所述防护罩采用一体式结构，用于容纳所述预冷端、所述预冷换热段和所述回流换热段，所述防护罩内部本身构成所述回流通道，所述回流通道包括回流入口以及回流出口；

所述减压池包括第一开口以及第二开口；

所述输气管进气端与输气设备连接，所述出气端与所述第一开口连通；

所述预冷端用于冷却所述预冷换热段；

所述回流换热段位于所述回流通道内并与所述回流通道内的制冷工质进行热交换；

所述回流入口与所述第二开口连通；所述回流出口与所述抽气设备对接；

所述制冷装置稳定工作时，所述输气设备将制冷工质输送进所述进气端，制冷工质依次正向经过所述预冷换热段、回流换热段、出气端、第一开口、减压池内部，然后逆向经过第二开口、回流入口、回流出口，随后进入所述抽气设备。

2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于：

所述预冷端包括低温制冷机的冷头，所述预冷换热段缠绕在所述冷头外表面；

所述预冷换热段以及所述冷头位于所述防护罩第一段内，所述回流换热段以盘绕方式设置于所述防护罩的第二段内；

所述制冷工质包括氦-4、氦-3或氢气。

3.根据权利要求2所述的制冷装置，其特征在于：

所述低温制冷机为GM制冷机；

所述GM制冷机包括一级气缸、一级冷头、二级气缸以及二级冷头；

所述预冷换热段依次缠绕在所述一级气缸、一级冷头、二级气缸以及二级冷头表面上。

4.根据权利要求3所述的制冷装置，其特征在于：

所述防护罩呈长条管状，其第一段末端与所述GM制冷机的气缸转接部位密封对接，所述回流入口设置于所述防护罩第二段末端。

5.根据权利要求4所述的制冷装置，其特征在于：

所述制冷装置还包括连通所述第二开口与所述回流入口的限流管；

所述限流管的直径为0.2至2.5mm。

6.根据权利要求4所述的制冷装置，其特征在于：所述制冷装置还包括两端分别连接所述第一开口与所述出气端的JT阀。

7.根据权利要求1~6任一项所述的制冷装置，其特征在于：所述制冷装置还包括若干填充于所述回流通道内、且与所述回流换热段表面形成接触的金属堆积件。

8.根据权利要求7所述的制冷装置，其特征在于：所述金属堆积件为若干金属小球；JT阀采用分子筛的结构。

9.根据权利要求7所述的制冷装置，其特征在于：所述输气设备通过进气细管将制冷工质输送至所述进气端；所述输气设备还包括设置于所述进气细管之间的进气调节阀，所述进气调节阀可控制所述进气细管内气体的流速以及流量。

10.根据权利要求1~6任一项所述的制冷装置，其特征在于：所述制冷装置包括分流管，所述输气设备包括旁路调节阀，所述抽气设备包括抽气调节阀；所述分流管至少包括三个端口：端口一、端口二以及端口三；

所述端口一通过旁路调节阀与所述输气设备连接；

所述端口二通过抽气调节阀与所述抽气设备连接；

所述端口三与所述回流出口连通。

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