小型空調機用壓縮機的發展近況(四)

compressor

小型空調機用壓縮機的發展近況(四)
& X8 X4 m! `! s' u4 g; a
--------------------------------------------------------------------------------

四、壓縮機的容量控制技術

　　根據伴隨電力消費之全球暖化氣體排放在家用及商用空調機方面的廣泛研究分析，以及為達成全球協議的"京都議定書"(Kyoto Protocol )的目標，空調機的效率改善是急欲達成的重要課題。其中的關鍵技術需求是降低空調機在部份負載運轉條件下的耗能。這是因為小型與箱型空調機的運轉平均速率是在50%以下。因此壓縮機的容量控制技術相對變得很重要。

　　容量控制技術一般廣泛地分成兩種：一是控制每單位時間冷媒流量的速度控制系統；二是藉由改變每次循環週期的蒸汽排量，以達控制冷媒流率目的的機械控制系統。表10為正排氣量壓縮機(positive displacement compressors)一般所採用的容量控制系統。


$ I6 G9 z2 L( B; f( ^3 J
& h" j7 |7 o- F, h  E9 \! W　　DC Compressor and PAM Voltage Control (Rotary Compressor)直流壓縮機以及脈幅調變的電壓控制技術為目前小型空調機之壓縮機的世界趨勢。

8 A3 Z) z" h  M" g2 @0 a　　當變頻器剛出現的時期，交流感應馬達是主流。然而為了實現進一步的節能效果，直流無刷馬達的使用就變成是必須的。近幾年來，高效率直流馬達已被進一步的改良，而在日本磁阻扭矩實際上也正被大量使用中。

　　與一加上電壓即開始旋轉運動之交流馬達所不同的是直流馬達必須持續同步旋轉才能保持旋轉運動。然而，獲得馬達轉子位置的資訊卻是維持同步旋轉所必需的，所幸現今由於微處理器(microprocessor)設計的發達，使得轉子的位置控制可以順利地達成。

　　藉由控制電晶體的開關，變頻器迴路可以產生交流電壓加在馬達上；同時當馬達旋轉時也可以即時控制電壓。脈寬調變(pulse width modulation, PWM)是藉由控制電晶體開關時間比以達到控制交流電壓平均值的一種方法；而脈幅調變(pulse amplitude modulation, PAM)則是藉由變化交流電壓前的直流電壓大小以達到控制交流電壓平均值的一種方法。與脈寬調變比較，脈幅調變控制有較高的功率因數之優點；但是脈寬調變控制卻有較佳的運轉效率(COP)。目前，結合脈寬調變電壓控制與脈幅調變電壓控制的混合系統也被大量地使用著。此混合系統的使用方式是脈幅調變控制用在寒冷氣候或最大容量需求的啟動時期；而脈寬調變控制則是在和煦氣候條件下使用或使用在室內溫度條件已經夠溫暖時(即容量需求較小的時期)，如圖11所示，PAM技術使用在市電輸入端的整流轉換部(converter)以改變整流部所輸出之直流電壓的大小，而PWM技術使用在壓縮機馬達驅動用功率電晶體的換流部(inverter)，藉由控制電晶體開關時間比以達到控制交流電壓的平均值。
. i- j% B% ~3 x$ `/ ~/ x4 g
# z1 k5 f( B( E7 m, e* b
2 |6 I. w' z  p6 @
　　大金工業(Daikin Industries)的Mr. Makoto Higashimura於解釋以弦波脈寬調變變頻器驅動內置式永磁馬達(interior permanent magnet synchronous motor, IPM)的文章中也提到說，變頻器不僅應用在小型空調機(room air conditioner, RAC)、冷凍機及洗濯機(washing machines)也應用在商用空調機上。根據他的文章，採用以弦波脈寬調變變頻器達成最大效率控制，配合輸出容量為小型空調機五倍大的內置式馬達將得到顯著重大的省能效果。這些產品都採用磁阻式直流馬達，以結合磁阻馬達(reluctance motor)原理，發揮直流無刷馬達之磁阻扭力(reluctance torque)的效能。

4 q* ~5 x( I+ B  G; ^$ ^- ]　　這些控制技術的發展結果，使得近幾年來日本業者的家用空調機在熱泵加熱循環時的性能效率(COP)已明顯地的改善，如圖12所示。這些效率的改善不僅僅是以變頻控制做為容量控制技術的發展成果，也是使用改良式熱交換器、風扇與電子膨脹閥達成冷媒流率最佳化技術而提升效率所達成的最終成果。



五、壓縮機的回收再利用
# A# O( U9 Z; C
　　雖然能源效率是冷凍空調廠商主要的關鍵問題之一，但並不是惟一的問題。最近幾年，基於環保上的特別考量，設備的性能分析已經開始進行到壽命周期的觀點了。它是產生二氧化碳的評估分析，稱為壽命周期評估(Life Cycle Assessment；LCA)概念與方法(LCCO2)。因此，身為空調機主要元件之一的壓縮機也被期望能對環境造成更少的衝擊。

　　再循環利用導向的設計是目前為止被遵行的工作之一。雖然運用此概念在密閉式壓縮機上或許是困難的，但對於找出更好的材料以及試驗易拆解模組的發展可能性仍似乎是有空間的。
! ~, k* G: Q+ [* M  f! U
4 w3 x) Q, o' [, |6 ^　　日本主要製造廠的工程師早已努力設計出可循環利用的產品。同時，日本家用電器製造廠商已各自獨立或合作經營廢棄家用空調機的回收工廠。

) U+ A7 Q/ ~# {/ V, l, n0 A　　壓縮機製造廠商被市場要求做愈來愈多的努力以提升整體產品的品質。此証明了壓縮機在所有的冷凍空調產品中扮演了核心的角色。
! d* q: G" \3 M9 c( u
結語

　　隨著人類生活品質提升與"環保、省能、靜音"的需求，壓縮機產業將會持續的蓬勃發展。國際間，各大壓縮機廠商均在積極開發環保省能型的高效能壓縮機，尤其是使用直流無刷馬達為驅動源並結合環保冷媒之應用的直流變頻壓縮機，已成為國際市場的必然趨勢。
5 x* [4 U! n: _/ a
8 ]! b6 r4 R# R! E5 X--------------------------------------------------------------------------------

qslee

我怎样才能看见你的图片呢？？？？？？？？？？？？？？？？

compressor

好了！