544716 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明範圍 本發明係關於使用史特靈冷凍器冷卻裝置，冷凍庫，及 冷藏庫。 技藝背景 普遍皆知，CFC及HCFC冷媒係廣泛地在冷凍及空調系統 中作工作流體用。但CFC冷媒係已完全禁用，及HCFC冷媒 之使用係受國際保護臭氧層條約之规範。換言之，最近發 展之H F C冷媒係不會破壞臭氧層，但係強有力之加溫物質 ，其加溫係數係高出二氧化碳數百倍至數千倍。因此，其 也係放射法規之目標。 就此理由，前述使用作工作流體用冷媒之蒸發-壓縮冷卻 循環之替代技術研究係擴大至史特靈冷象器，該冷康器係 利用逆史特靈循環產生冷。 一傳統之史特靈冷卻裝置，係披露於美國專利編號 5,927,079，並以圖7説明。參考號碼20係一史特靈冷凍器 ;參考號碼2 1及2 2分別係一熱量釋放部份及一史特靈冷象 器2 0之散熱器；參考號碼2 3係一給水泵，供冷卻水循環而 冷卻該熱量2 1 ;參考號碼2 4係一冷媒冷康器部份，供用得 自史特靈冷凍器20之冷，冷卻一次級冷媒；參考號碼25 一冷媒管路，該次級冷媒係在該冷媒管路中循環，這樣， 冷即傳至一冷/東庫2 7中；及參考號碼2 6係一冷媒泵，供該 次級冷媒經該冷媒管路2 5循環之用。 在該配置中’當史特皇冷;東器20 ’給水聚23，及冷媒泵 26驅動後，傳導至該史特靈冷凍器20之熱量釋放部份21的 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 514716 A7 B7 五、發明説明（2 ) 南溫度療熱里係藉水傳送至該散熱器2 2，在該處，熱量係 釋放至該散熱器之四周。同時，得自該史特靈冷束器2〇之 冷係藉該次級冷媒通過該冷媒管路25之循環，傳送至該冷 凍庫2 7之内部。 傳送該史特靈冷凍器20產生之冷至該冷凍庫27係可藉利 用次級冷媒之顯熱量達成’如乙醇之自由相變。因此，该 次級冷媒係在該冷媒冷凍器部份24中冷卻及其溫度因而降 低，故在該冷凍庫2 7中，其係吸收熱量及其溫度上升。該 冷媒，於通過該冷媒管路25使之其溫度上升，而後藉該冷 媒聚2 6之作用流回該冷媒冷康器部份2 4。該循環係重覆， 結果，在該冷凍庫27内部係冷卻使之溫度逐漸下降。 在該配置中，因冷係利用該次級冷媒之顯熱量傳送，故 該冷媒管路25中溫度差上升，進而導致熱量傳導效率不良 。而且，作次級冷媒用之乙醇係閃點低（約128Ό)及揮發 性高，需小心處理。進而，於溫度_4〇至-5〇。(：時，乙醇之 黏度係百倍於水在正常溫度時之黏度。此一現象係會增加 該冷媒栗26之負荷，因而降低該史特靈冷卻裝置之效率。 發明概説 本發明之一標的係提供一史特靈冷卻裝置或冷卻庫，該 冷卻裝置或冷卻庫係使用HCFC及HFC冷媒之規定及藉利用 潛熱提供改善之冷卻效率。本發明之另一標的係提供一大 容量，低動力消耗之冷藏庫，該冷藏庫係可提供良好之熱 交換效率。 爲達成前述之標的，根據本發明之一概念，一史特靈冷 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 514716 A7 B7 五、發明説明（3 ) 卻裝置係具有：一史特靈冷凍器，該冷凍器係具有一高溫 度部份，該部份之溫度係於該史特靈冷凍器操作時上升及 具有一低溫度部份，該部份之溫度係於該史特靈冷凍器操 作時降低；一蒸發器係與該史特靈冷凍器形成一體或與之 分離配置；及一冷媒循環管路係供藉一冷媒循環裝置冷媒 循環裝置使冷媒循環於低溫度部份與該蒸發器間之方式傳 送低溫度部份產生的冷至該蒸發器。該裝置使用之冷媒係 一天然冷媒，該冷媒係在該低溫度部份液化及蒸發器蒸發。 在此構型中，當該史特靈冷凍器係驅動時，該低溫度部 份產生之冷係藉該循環於冷媒管路中之冷媒收集作爲潛熱 。該冷媒而後在該蒸發器中蒸發，吸收蒸發之熱量，因而 冷卻四周之空氣。 在此情況下，該天然冷媒，二氧化碳，係適合使用，該 冷媒係價廉及無害於環境與人類。但與其他冷媒相比，二 氧化碳係具有低臨界點（約3 1 °C )及高臨界壓力（約7 4巴）。 因此，該冷媒循環裝置係需具有足夠之高耐壓性及密封性。 該冷媒係藉冷媒循環裝置繞該冷媒循環管路循環，進而 傳送冷至該蒸發器。如該冷媒未能藉該低溫度部份徹底冷 卻至超冷狀態，即該冷媒於通過該冷凝器後之溫度係接近 該冷媒之沸點時，當該冷媒接受該冷媒循環裝置（例如，一 泵）驅動之際，部份圍繞該動力傳送機構之冷媒會蒸發，結 果使溫度局部升高（以下該現象簡稱”氣穴”）。 針對於此，在本發明中，該冷媒係藉該低溫度部份冷卻 至一預定之超冷狀態。因此，即使圍繞該動力傳送機構之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 514716 A7 __B7___ 五、發明説明（4 ) 冷媒會升高，但不會蒸發。以此方式，氣穴係可防止。 在根據本發明之史特靈冷卻裝置中，於該冷媒自該低溫 度部份流出後，但未流入該冷媒循環裝置前之路徑中，係 可配置一氣液分離器，以使該冷媒分離爲氣相及液相，且 只允許液相冷媒可供應至該冷媒循環裝置中。 在該構型中，自低溫度部份以氣液混合流出之冷媒係藉 氣液分離器分離成二相，即氣相與液相，而及僅液相冷媒 流入該冷媒循環裝置。此係有助於穩定該冷媒循環裝置之 操作。 在根據本發明史特靈冷卻裝置中，該冷媒循環裝置係可 具有一氣液分離器，該分離器係配置在該冷媒循環管路路 徑中，該冷媒係於自該低溫度部份流出後，但未流入該冷 媒循環裝置前流入該氣液分離器中及該氣液分離器係位於 高於該蒸發器之處，及係分離該冷媒爲氣相及液相，且只 允許液相冷媒供應至該冷媒循環裝置。在該氣液分離器出 口處之該液相冷媒的比重與在該蒸發器中冷媒之比重間之 差係利用作循環該冷媒用之動力源。 此構型中，當該史特靈冷凍器驅動，該低溫度部份產生 之冷係藉在該冷媒循環管路中循環之冷媒，以潛熱方式收 集。而後，該冷媒在該蒸發器中蒸發，蒸發時係吸收熱量 ，因而冷卻周圍之空氣。在此情況下，即使無一循環泵， 該冷媒係可利用冷媒不同相間之比重差，自然循環於該冷 媒循環管路中。 當該史特靈冷卻裝置裝用於一冷藏庫時，該史特靈冷凍 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 514716 A7 _B7__ 五、發明説明（5 ) 器低溫度部份產生之冷係藉在該冷媒循環管路中循環之冷 媒傳送，這樣，即有效地冷卻該冷藏庫之内部。 根據本發明另一概念，在一冷藏庫中配置一史特靈冷凍 器時，一供釋放冷至該冷藏庫内部之低溫度蒸發器係配置 在產生該冷之該史特靈冷凍器低溫度部份的下方；一管路 係以使一冷媒可循環於該低溫度蒸發器與該低溫度部份之 間的方式配置；及該冷媒係藉吸收該低溫度部份之冷而液 化，而後利用該低溫度部份與該低溫度蒸發器之高度差流 至該低溫度蒸發器，進而藉釋放該冷於該低溫度蒸發器中 蒸發，最後以蒸發狀態流回該低溫度部份。 根據本發明另一概念，在一冷藏庫中配置一史特靈冷凍 器時，一供釋放熱量至冷藏庫外部之高溫度冷凝器係配置 在高於產生熱量之該史特靈冷凍器高溫度部份處；一管路 係以使一冷媒可循環於高溫度冷凝器與該高溫度部份之間 的方式配置；該冷媒係藉吸收該高溫度部份之熱量而蒸發 ，而後以蒸發狀態流至高溫度冷凝器，藉釋放熱量於該高 溫度冷凝器中而液化，液化後係藉利用該高溫度冷凝器與 該高溫度部份間之高度差流回該高溫度部份。 根據本發明另一概念，在一冷藏庫中配置一史特靈冷束 器時，一供釋放冷至該冷藏庫内部之低溫度蒸發器係配置 庫在產生該冷之該史特靈冷凍器低溫度部份的下方；一管 路係以使一第一冷媒可循環於該低溫度蒸發器與該低溫度 部份之間的方式配置；及該第一冷媒係藉吸收該低溫度部 份之冷而液化，而後利用該低溫度部份與該低溫度蒸發器 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 514716 A7 _B7___ 五、發明説明（6 ) 之高度差流至該低溫度蒸發器，進而藉釋放該冷於該低溫 度蒸發器中蒸發，最後以蒸發狀態流回該低溫度部份；一 供釋放熱量至冷藏庫外部之高溫度冷凝器係配置在高於產 生熱量之該史特靈冷凍器高溫度部份處；一管路係以使一 第二冷媒可循環於高溫度冷凝器與該高溫度部份之間的方 式配置；及該第二冷媒係藉吸收該高溫度部份之熱量而蒸 發，而後以蒸發狀態流至高溫度冷凝器，藉釋放熱量於該 高溫度冷凝器中而液化，液化後係藉利用該高溫度冷凝器 與該高溫度部份間之高度差流回該高溫度部份。 在前述諸冷藏構型中，使用藉冷媒蒸發與液化而獲得之 潛熱係較利用顯熱更具熱量傳導效率。因此，冷係有效地 傳送至該冷藏庫内，或熱量係有效地釋放至該冷藏庫之外 。此係有助於冷藏庫之熱交換效率。 而且，該冷凝器及該蒸發器係可以所需尺寸製造。此係 可使尺寸受限於逆史特靈循環效率之低溫度及高溫度部份 中的熱量有效地傳送至低熱傳導性之空氣。此係有助於實 現大容量之冷藏。 而且，該冷媒係藉利用高度差循環，毋需使用供循環該 冷媒用之專屬外部動力。此係有助於實現低動力消耗之冷 藏庫。 根據本發明之冷藏庫中，一氣液分離器係可額外配置。 此係有助於增加該冷媒循環之流速。 在根據本發明之冷藏庫中，二氧化碳或水係可冷媒用， 二氧化碳或水係不易燃，無毒之天然冷媒。此係有助於實 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 514716 A7 __ _ _ B7_______ 五、發明説明（7 ) 現對人類及全球環境有利之冷藏庫。 在根據本發明之冷藏庫中，該冷藏庫之高度係可有效地 用於配置該低溫度及高溫度熱交換器部份。而且，該冷藏 庫係可分成作冷藏室用之上段部份，作保鮮室用之中段部 份’及作冷凍室用之下段部份。此係可有效地使用該冷藏 庫中之冷空氣。 圖式簡單説明 圖1係説明本發明第一實例之史特靈冷卻裝置構型的簡圖； 圖2係説明本發明第二實例之史特靈冷卻裝置構型的簡圖； 圖3係説明本發明第三實例之史特靈冷卻裝置構型的簡圖； 圖4係説明本發明第四實例之史特靈冷卻裝置構型的簡圖； 圖5係本發明第五實例之冷藏庫的冷凍器系統概念圖； 圖6係説明本發明第六實例之冷藏庫構型簡圖； 圖7係一作範例用之傳統史特靈冷卻裝置簡圖。 發明最佳實例説明 首先係參照圖1説明本發明之第一實例。圖1係説明該第 一實例之史特靈冷卻裝置（以下簡稱”冷凍器系統”）構型的 簡圖。在圖1中，參考號碼1係一史特靈冷凍器；參考號碼 2係一高溫度部份，於該史特靈冷凍器i操作時，該部份之 溫度升咼；參考號碼3係一低溫度部份，於該史特靈冷束器 1操作時，該部份係產生冷；參考號碼4係一高溫度熱交換 器’供自該咼溫度邵份釋放熱量至周圍空間。而且，接近 孩史特靈冷象器1係配置一冷卻庫1 〇。在與冷來庫1 〇内部 空間相通之一熱量絕緣壁中之一空間中係配置一蒸發器7。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 514716 五 A7 B7、發明説明（8 ) 在該低溫度部份3之後係配置一冷凝器5。該冷凝器5， 一循環泵6，及該蒸發器7係彼此藉冷媒管8依序連接而構 成一冷媒循環管路。在圖中，箭頭所示係該冷媒流動之方 向。在本實例中，係使用天然冷媒二氧化碳。 該史特靈冷凍器1係具有作工作流體用之氦氣或氮氣密封 於一唧筒内，及具有一動力活塞（未示出）及一置換器（未 示出）以平行於共有之一軸線方式配置。當用一線性馬達（ 未示出）驅動該動力活塞時，該動力活塞及該置換器係沿 在該同一唧筒中之同一軸線以一預定之不同相往復運動。 在本實例中使用之該史特靈冷凍器1係非僅限於前述用一線 性馬達驅動一動力活塞型之一史特靈冷凍器，但可係任何 其他型之史特靈冷凍器。 當該線性馬達驅動時，以前述之原理，療熱量（以下簡稱 ”熱量”）係傳送至該史特靈冷凍器1之高溫度部份2升高該 高溫度部份2之溫度，及同時低溫冷卻係在該低溫度部份3 中產生。而後，在與該高溫度部份2接觸配置之高溫度側的 熱交換器4中，該療熱量係藉空氣或水作載熱器方式釋放於 該史特靈冷凍器1之外。 同時，該循環泵6也係驅動，這樣，該冷媒係以箭頭所示 方向循環於該冷媒循環管路中。因使用二氧化碳作冷媒用 ，故該循環泵6之設計係可抵抗及密封至少達7 4巴之壓力 。在該冷媒循環管路中，該冷媒係藉安裝於該低溫度部份3 之冷凝器5凝縮，因此，自該低溫度部份3產生之冷係以潛 熱型式儲存於該冷媒中。 裝 訂
k -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 514716 A7 B7 五、發明説明（9 ) 該冷媒，於已藉該冷凝器5凝縮及處於低溫，液態時，係 藉該循環泵6之致動，經該冷媒管線8流入該蒸發器7。在 該蒸發器7中，該冷媒蒸發。當該冷媒蒸發時，係吸收周圍 之熱量，因而傳送冷至該冷卻庫1 0内部。在該蒸發器7中 蒸發及處於氣態之該冷媒係經該冷媒管線8流回該冷凝器5 。當該循環泵6 —直驅動時，該循環係不斷地重複。 如該冷媒在冷媒循環管路中循環時，該循環泵6中產生之 如氣泡的氣穴現象係可腐蝕及退化該循環泵6及使該冷媒之 流速不穩定。因此，欲防止氣穴現象，適當設定該冷媒之 負荷量及質量流速係極重要，這樣，一預定之超冷狀態即 可在該冷凝器5達成。特定言之，該冷媒之負荷量係決定於 ，在操作溫度時，該冷媒能以液相完全充滿該冷媒循環管 路部份内部所需之總容量，即在起自於藉該冷凝器5完全液 化該冷媒之點，經該循環泵6，而終止於該蒸發器7進口處 的該冷媒管線8内之冷媒總量。 而且，根據該史特靈冷凍器1之冷卻容量控制該冷媒該質 量流速，係可在藉該冷凝器5於操作溫度凝縮之該冷媒中達 成所需的超冷狀態。藉該超冷狀態之保持係可防止該冷媒 蒸發所導致之氣穴現象，即該冷媒在該循環泵6中蒸發所導 致之氣穴現象，即使流經自該冷凝器5出口至該循環泵6出 口之冷媒管線8部份中的該冷媒因壓力損失或熱量吸收發生 時亦然，因而保持該冷媒之正常循環。 其次係參照相關圖式説明本發明之第二實例。圖2係説明 本實例史特靈冷卻裝置係説明本實例。在圖2中，參考號碼 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 514716 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 係與圖1所示該第一實例之冷卻裝置參考號碼共用及相同參 考號碼之説明也同，故不重複説明。 在本實例中，該冷媒循環管路係藉冷媒管8使一冷凝器5 ，一氣液分離器9，一循環泵6，及一蒸發器7彼此連接而 成。在圖中，箭頭所示係該冷媒流動之方向。在本實例中 ，二氧化碳係作冷媒之用。而且，該氣液分離器9係在冷媒 循環管路中配置在該冷凝器5之下游，其位置係低於該冷凝 器5,但高於該循環泵6。 在圖中，箭頭所示係該冷媒流動之方向。在本實例中， 二氧化碳係作冷媒之用。圖2所示該史特靈冷凍器1之構型 及操作係相同於前述該第一實例，故不重複説明。 當線性馬達（未示出）驅動時，以前述説明之原理，療熱 量係傳送至該史特靈冷凍器1之高溫度部份2，使該高溫度 部份2之溫度，同時，低溫冷卻係在該低溫度部份3形成。 而後，在高溫度側之熱交換4係應以接觸該高溫度部份2方 式配置，療熱量係利用空氣或水作熱量載體釋放於該史特 靈冷凍器1之外。 同時，該循環泵也係驅動，這樣，該冷媒係以箭頭所示 方向循環於該冷媒循環管路中。因二氧化碳係作冷媒使用 ，故該循環栗6之設計係可抵抗及密封至少達7 4巴之壓力 。在該冷媒循環管路中，該冷媒係藉安裝於該低溫度部份3 之冷凝器5凝縮，因此，自該低溫度部份3產生之冷係以潛 熱型式儲存於該冷媒中。 該冷媒，於已藉該冷凝器5凝縮及處於低溫，半氣半液態 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 514716 A7 B7 五、發明説明（11 ) 時，係流入配置在該冷凝器5下游之氣液分離器9。在該氣 液分離器9中，該冷媒係分離爲氣相與液相。分離後爲液相 之冷媒係藉該循環泵6壓縮，而經該冷媒管線8流入該蒸發 器7。在該蒸發器7中，該冷媒蒸發。當該冷媒蒸發時，係 吸收周圍之熱量，因而傳送冷至該冷卻庫10内部。在該蒸 發器7中蒸發及處於氣態之該冷係經該冷媒管線8流回該冷 凝器5。當該循環泵6 —直驅動時，該循環係不斷地重複。 如該冷媒在冷媒循環管路中循環時，該循環泵6中產生之 如氣泡的氣穴現象係可腐蝕及退化該循環泵6及使該冷媒之 流速不穩定。因此，在本實例中，係特別考量該氣液分離 器9之位置，以防止氣穴現象。 特定言之，該氣液分離器9係在該冷媒循環管路中配置在 該冷凝器5下游，及其位置係低於該冷凝器5及高於該循環 泵6。此係可使自該氣液分離器9内液面至需以液相冷媒充 填之該循環泵6進口的部份冷媒管線8垂直配置。該垂直管 路中冷媒的壓力係可防止該循環泵6之氣穴現象，因而確保 冷藏庫之正常循環。 其次係參照相關圖式説明本發明之第三實例。圖3係説明 本實例史特靈冷卻裝置構型之簡圖。在圖3中，參考號碼係 與圖1所示該第一實例之冷卻裝置參考號碼共用及相同參考 號碼之説明也同，故不重複説明。 在本實例中，該冷媒循環管路係藉冷媒管8a及8b使一冷 凝器5，一氣液分離器9，及一蒸發器7彼此連接而成。在 圖中，箭頭所示係該冷媒流動之方向。在本實例中，二氧 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 514716 五 A7 B7 、發明説明（12 ) 化碳係作冷媒之用。而且，該氣液分離器9係在冷媒循環管 路中配置在該冷凝器5之下游，其位置係低於該冷凝器5， 但高於該蒸發器7。 在圖中，箭頭所示係該冷媒流動之方向。在本實例中， 二氧化碳係作冷媒之用。圖2所示該史特靈冷凍器1之構型 及操作係係相同於前述該第一實例，故不重複説明。 當線性馬達（未示出）驅動時，以前述説明之原理，療熱 量係傳送至該史特靈冷凍器1之高溫度部份2，使該高溫度 部份2之溫度，同時，低溫冷卻係在該低溫度部份3形成。 而後，在高溫度側之熱交換4係應以接觸該高溫度部份2方 式配置，療熱量係利用空氣或水作熱量載體釋放於該史特 靈冷涑器1之外。 在該冷媒循環管路，該冷媒係藉安裝於該低溫度部份3之 冷凝器5凝縮，因此，自該低溫度部份3產生之冷係以潛熱 型式儲存於該冷媒中。該冷媒，於已藉該冷凝器5凝縮及處 於低溫，半氣半液態時，係流入配置在該冷凝器5下游之氣 液分離器9。在該氣液分離器9中，該冷媒係分離爲氣相與 液相。 分離後爲液相之冷媒係經該冷媒管線8 a流入該蒸發器7。 在該蒸發器7中，該冷媒蒸發。當該冷媒蒸發時，係吸收周 圍之熱量，因而傳送冷至該冷卻庫10内部。在該蒸發器7 中蒸發及處於氣態之該冷係經該冷媒管線流回該冷凝器5。 該循環係不斷地重複。 在該構型中，該氣液分離器9係在該冷媒循環管路中配置 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
514716 發明說明（13 f該冷凝器5下游，及其位置係低於該冷凝器5及高於該該 瘵發器7。結果，爲液相之該冷媒係充填於至該蒸發7進口 =吕線8a中，及在另一方面，爲氣相之該冷媒係自該蒸發 备7進口經冷媒管線81)至該冷凝器5。因此，該冷媒係藉利 用液相冷媒與氣相冷媒冷媒間密度差自然地在該冷媒循環 管路中循環。 々以此方式，該構型係可省略供迫該冷媒循環於冷媒循環 管路所需之循環泵6。因之，此係有助於成丰之減少及實現 節約能源之史特靈冷卻裝置。 其’人係參照相關圖式説明本發明之第四實例。圖4係本實 例冷藏庫之截面圖。應瞭解，雖以前述第三實例之一冷藏 庫配置於該史特靈冷卻裝置爲例説明，本實例係也應用一 配置冷藏庫之史特靈冷卻裝置，其中該冷媒係藉第一及第 一實例中之一循環泵的作用追使其循環。 如圖4所示，在該冷藏庫1 7後上方，一史特靈冷康器1係 以水平放置方式配置，及具有一冷凝器5安裝於該史特靈冷 凍器1之低溫度部份3(未示出）。而且，一氣液分離器9係 配置於低於該冷凝器5之位置。在另一方面，在該冷藏庫 17後下方，係配置一蒸發器7。該冷凝器5，該氣液分離器 9，及該蒸發器7係藉冷媒管線8&及81)依序連接在一起而形 成一冷媒循環管路。 經該氣液分離器9分離爲液相之冷媒係藉自由落下方式， 流經自該氣液分離器9出口至該蒸發器7之冷媒管線$ &，進 入該蒸發器7。因此，該液相冷媒係充滿該冷媒管線8 。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 514716 A7 B7 五、發明説明（14 ) 在另一方面’在該蒸發器7中蒸發後之氣相冷媒係流經自該 蒸發器7出口至該冷凝器5進口之冷媒管線。 以此方式，作用在冷媒管線8a中液相冷媒之重力與作用 在冷媒管線8b中氣相冷媒之重力間的重力差所產生之壓力 係致使在冷媒管線8 a中之該冷媒向上流動及在冷媒管線8 b 之該冷媒向下流動。因此，即使無如一循環泵之裝置迫使 冷媒循環時，該冷媒係可自由地循環於該冷媒循環管路中。 該冷媒係藉該冷凝器5釋放熱量至該史特靈冷凍器1之高 溫度部份2 (未示出）方式凝縮，及係藉自循環於冷藏庫i 7 冷藏室内部之冷空氣吸收熱量而蒸發。而後，藉該蒸發器7 冷卻之冷空氣係用一冷空氣循環風扇丨3吹入該冷藏庫，如 箭頭所示，因而使該冷藏庫内部冷卻。以此方式，該史特 罝冷凍器1產生之冷係藉該冷凝器5，該氣液分離器9，及 該蒸發器7構成之冷媒循環管路傳送至該冷藏庫17。 該冷藏庫17外部空氣係經一空氣吸力導管14引入該冷藏 庫17及藉一風扇12經一空氣排放導管15排於該冷藏庫17 之外。同時，藉空氣之通過該空氣吸力導管14及該空氣排 放導管15，傳至該史特靈冷凍器！高溫度部份2之療熱量係 經咼溫度側熱交換器4釋放於該冷藏庫丨7之外。 循環於冷藏庫内邵之冷空氣所含水分係在該蒸發器7表面 上凝聚成水滴。水滴係經一排放口排放及收集於一漏盤（未 示出）中。該漏盤係定期取出及其中收集之水係抛棄。 其次係參照相關圖式説明本發明之第五實例。圖5係本實 例冷凍器系統之冷藏庫概念圖。在圖5中，參考號碼係與圖 -17- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐j 514716 A7 B7 五、發明説明（15 ) 1所示該第一實例之冷卻裝置參考號碼共用及相同參考號碼 之説明也同，故不重複説明。 該冷凍器系統係包括一史特靈冷凍器1，該冷凍器係具有 一低溫度部份3及一高溫度部份2，一低溫度側熱交換器部 份30，及一高溫度側熱交換器部份3 1。該低溫度側熱交換 器部份3 0係一循環管路，該管路係包括一低溫度側冷凝器 3 2，該冷凝器係以一銅管環繞該低溫度部份3方式構成， 一低溫度側氣液分離器9係藉銅管3 3連接至該低溫度側冷 凝器3 2及其位置係低於該低溫度部份3，一低溫度側蒸發 器7係藉銅管3 3連接至該氣液分離器9之底部及其位置係在 更低之處，及一銅管3 5係連接該蒸發器7及該低溫度冷凝 器32在一起。一如二氧化碳之冷媒係密封於該管路中。 在另一方面，該高溫度側熱交換器部份3 1係一循環管路 ，該管路係包括一高溫度側蒸發器3 6，該蒸發器係藉一銅 管繞該高溫度部份2而成，一高溫度側冷凝器3 8係藉一銅 管3 7連接至該蒸發器3 6及係配置於在高溫度部份2上方之 位置，一氣液分離器4 0係藉一銅管3 9連接至該高溫度側冷 凝器3 8及配置在該高溫度側冷凝器3 8下方，但高於該高溫 度部份2，及一銅管4 1係使該氣液分離器4 0底部與該蒸發 器36連接在一起。水係作冷媒用而密封於該管路中。在圖 中，箭頭所示係該冷媒流動之方向。 其次係説明該低溫度側熱交換器部份3 0之操作。該低溫 度部份3產生之冷係傳送至該低溫度側冷凝器3 2，在該處 ，大部份冷媒液化。該部份爲氣態及部份爲液態之冷媒係 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 514716 A7 ___B7__ 五、發明説明（16 ) 藉利用該低溫度側冷凝器3 2與該低溫度側之氣液分離器9 間之高度差，經該銅管3 3流入低溫度側之氣液分離器9。 在該氣液分離器9中，液相冷媒係收集於其中。而後，該液 相冷媒係自該氣液分離器9底部經該銅管3 4流入該低溫度 側之蒸發器7中。在該低溫度側之蒸發器7中，該液相冷媒 係藉該低溫度側之蒸發器7外殼表面，以所載之冷交換該冷 藏庫内部空氣之熱量。以此方式，於該液相冷媒蒸發時， 係在該冷藏庫中產生冷空氣。 現處於蒸發收態之冷媒，係藉利用該低溫度側之蒸發器7 與該低溫度側冷凝器3 2間之高度差及該冷媒之氣相與液相 比重差異所形成之壓力，經該銅管3 5流入該低溫度侧冷凝 器32。藉此重複該循環，即使不用迫使該冷媒循環之外力 ，係也可傳送冷至該冷藏庫之内，及因而實現低動力耗用 之冷藏。 使用經蒸發與液化該冷媒所得之潛熱係比利用顯熱能得 更好之熱量傳送效率。此係使該低溫度部份3之冷可有效地 傳送至該低溫度侧蒸發器7，及因而增強一冷藏庫之熱交換 效率。而且，該低溫度側冷凝器3 2及該低溫度側蒸發器7 係可以需要之尺寸構成。此係可使尺寸受限於逆史特靈循 環效率考量之該低溫度部份3中的冷有效傳送至冷藏庫内熱 傳導性低之空氣。此係有助於實現大容量之冷藏。而且， 該冷媒係使用二氧化碳作冷媒之用，該二氧化碳係不易燃 ，無毒之天然冷媒。此係有助於實現對人類及全球環境有 利之冷藏庫。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 514716 A7 B7 五、發明説明（17 ) 其次係説明該高溫度側熱交換器部份3 1之操作。在該高 溫度部份2產生之熱量係傳部至該高溫度側蒸發器3 6，在 該處，該冷媒蒸發。而後，該成爲氣態之冷媒係利用該蒸 發器3 6與該高溫度側冷凝器3 8間之高度差經該銅管3 7流入 該高溫度側冷凝器3 8。在該高溫度側冷凝器3 8中，該冷媒 係液化，即以所載熱量藉該高溫度側冷凝器3 8外殼表面與 該冷藏庫外空氣交換而液化。 現在，部份爲液態及部份爲氣態之冷媒，係經該銅管3 9 自該高溫度侧冷凝器3 8底部流至該溫度側之氣液分離器4 0 ，在該處，該冷媒係以液相收集。而後，該液相冷媒係利 用該高溫度側度氣液分離器4 0與該蒸發器3 6間之高度差， 經該銅管4 1流入該蒸發器3 6。藉此重複該循環，即使不用 迫使該冷媒循環之外力，係也可釋放熱量至該冷藏庫之外 ，及因而實現低動力耗用之冷藏。 使用經液化與蒸發該冷媒所得之潛熱係比利用顯熱能得 更好之熱量傳送效率。此係使該高溫度部份2之熱量有效地 傳送至該高溫度側冷凝器3 8，及因而增強一冷藏庫之熱交 換效率。而且，該高溫度側蒸發器3 6及該高溫度側冷凝器 3 8係可以需要之尺寸構成。此係可使尺寸受限於逆史特靈 循環效率考量之該低溫度部份2中的熱量有效傳送至冷藏庫 外部，該熱傳導性低之空氣。而且，該冷媒係使用二氧化 碳作冷媒之用，該二氧化碳係不易燃，無毒之天然冷媒。 此係有助於實現對人類及全球環境有利之冷藏庫。 該低溫度側氣液分離器9及該高溫度侧氣液分離器4 0之 -20· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 514716 A7 B7 五、發明説明（18 ) 配置目的係在該冷媒循環之速度，但也省略。該冷媒循環 速度係藉該低溫度部份3與該低溫度側蒸發器7間之高度差 及該高溫度部份2與該高溫度側冷凝器3 8間之高度差的最 佳化而決定。 該低溫度側蒸發器7及該高溫度側冷凝器3 8係各呈簡單 式之箱形。但例如係可使之呈一具有鰭片以增表面面積之 管形及因而增強熱交換率。 該低溫度侧冷凝器3 2及該高溫度侧蒸發器蒸發器3 6係可 分別以可活動方式與該低溫度部份3及該高溫度部份2接觸 ，或銅焊於其上，或與之整體成型。另一種方式係該低溫 度部份3或該高溫度部份2係呈環形，其中具有一空腔，並 使該冷媒通過該空腔，這樣，即可同時分別作一低溫度側 冷凝器或一高溫度側冷凝器之用。 前述具有一低溫度側熱交換器部份3 0或一高溫度側熱交 換器部份3 1之冷凍器系統係一多用途之冷凍器系統，可廣 泛地應用於多個工業領域，如食物配送，環境測試，醫藥 ，生物技術，及半導體製造，以及家庭用品及類似者。 其次係參照相關圖式説明本發明之第六實例。圖6係説明 本實例冷藏庫之簡圖。應注意，在下述説明中，一内裝前 述該第五實例之史特靈冷卻裝置之冷藏庫係作範例之用。 在該冷藏庫4 2之背部中央，係配置該史特靈冷凍器1 ; 該冷藏庫42之背部下端，係配置該低溫度側熱交換器部份 3 0 ;及該冷藏庫4 2之背部上端，係配置該溫度側熱交換器 部份3 1。該低溫度側蒸發器7係配置在該冷藏庫4 2之冷藏 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 514716 A7 B7 五、發明説明（19 ) 室内的一冷空氣導管4 3中，及該高溫度側冷凝器3 8係配置 在該冷藏庫42之冷藏室内的一空氣排放導管15中。該冷藏 庫42之冷藏室係區分爲上段，作一冷藏室44用，中段作保 鮮室4 5用，及下段作冷凍室4 6用。該冷氣導管4 3係與該冷 藏室44，該保鮮室45，及該冷凍室46相通。該冷藏室44 及該保鮮室4 5係彼此相通。 當該史特靈冷凍器1如前述起動後，該高溫度部份2所產 生之熱量係經高溫度側冷凝器3 8釋放於環繞之空氣中。同 時，一風扇12係排放在該空氣排放導管15中之暖空氣至該 冷藏庫42冷藏庫之外及吸入該冷藏庫42冷藏庫外部之空氣 ，以促進熱交換。該風扇1 2係可省略，即當該冷藏庫4 2冷 藏庫之空氣排放導管1 5中的空氣與外界空氣係可自然對流 循環時，該風扇1 2係可省略。 在另一方面，如前述，低溫度部份3產生之冷係經該低溫 度側蒸發器7傳送至在該冷空氣導管43中之空氣。同時， 一冷空氣循環風扇13係吹送在該冷空氣導管43中之冷空氣 進入該冷凍室46之中，及吹送部份該冷空氣進入該冷藏室 44之中。而後，進入該冷藏室44之冷空氣係流入該保鮮室 45，然後，流經該冷氣導管43返回至近該蒸發器7之處。 當該低溫度側蒸發器7除霜後，應排放之水係經配置該冷 藏庫42底端部份之排水口排放於該冷藏庫42之冷藏室之外。 以此方式，安裝該第五實例之冷凍器系統於一大型水平 式冷藏庫時，係可有效地利用該冷藏庫之高度，以配置該 低溫度側熱交換器部份3 0及該高溫度側熱交換器部份3 1。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 514716
及佶r ::、凍至4 6非常接近孩低溫度側蒸發器7之配置 ^鮮以5在該冷藏室44下方之配置，係可有效地運 用該冷藏庫4 2之冷藏室中的冷空氣。 工業應用性 如前述’根據本發明，使用藉冷媒蒸發與液化而獲得之 潛熱係較利用顯熱更具熱量傳導效率。因此，冷係有效地 傳送至該冷藏庫或冷;東庫内，或熱量係有效地釋放至該冷 藏庫之外。此係有助於冷藏庫之熱交換效率。而且，該冷 凝器及該蒸發器係可以所需尺寸製造。此係可使尺寸受限 於逆史特靈循環效率之低溫度及高溫度部份中的熱量有效 地傳送至低熱傳導性之空氣。此係有助於實現大容量之冷 藏。而且，該冷媒係利用高度差循環，而不需要使用特別 供該冷媒循環所準備之外部動力。此係有助於實現低動力 耗用之冷藏。而且，具有氣液分離器係可確保該冷媒之循 環穩定，而不需要迫使該冷媒循環之裝置。此係有助於減 低成本及節約能源。尚且，以不易燃，無毒之天然冷媒， 二氧化碳或水作冷媒使用，係有助於實現對人類及全球環 境有利之冷藏庫。而且，藉使該冷藏庫分成作冷藏室用之 上段部份，作保鮮室用之中段部份，及作冷凍室用之下段 邵份，係可有效地使用該冷藏庫中之冷空氣。而且，與採 用一壓縮器之傳統蒸發-壓縮型冷卻裝置相比較，該史特靈 冷卻裝置之裝用係有助於實現生產噪音更低，構型更簡單 ，及節省空間之冷卻裝置。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱)
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