คอมเพรสเซอร์แอร์รถยนต์เป็นหัวใจสำคัญของระบบทำความเย็นในรถยนต์ ทำหน้าที่อัดและลำเลียงไอสารทำความเย็น คอมเพรสเซอร์มีสองประเภท ได้แก่ คอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่และคอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรแปรผัน ตามหลักการทำงานที่แตกต่างกัน คอมเพรสเซอร์แอร์สามารถแบ่งออกเป็นคอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่และคอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรแปรผันได้
ตามวิธีการทำงานที่แตกต่างกัน คอมเพรสเซอร์โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นประเภทลูกสูบและประเภทโรตารี่ คอมเพรสเซอร์ลูกสูบที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ แบบเพลาข้อเหวี่ยงและแบบลูกสูบตามแนวแกน และคอมเพรสเซอร์โรตารี่ที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ แบบใบพัดโรตารี่และแบบเกลียว
คอมเพรสเซอร์แอร์รถยนต์เป็นหัวใจสำคัญของระบบทำความเย็นในรถยนต์ ทำหน้าที่อัดและลำเลียงไอสารทำความเย็น
การจำแนกประเภท
คอมเพรสเซอร์แบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ คอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่ และคอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรแปรผัน
โดยทั่วไปแล้ว คอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศจะแบ่งออกเป็นแบบลูกสูบและแบบโรตารี่ตามวิธีการทำงานภายใน
หลักการทำงาน: การจัดประเภท การตัดต่อ การออกอากาศ
ตามหลักการทำงานที่แตกต่างกัน คอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศสามารถแบ่งออกเป็นคอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่และคอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรแปรผันได้
คอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่
คอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่ จะเพิ่มปริมาตรตามสัดส่วนของความเร็วรอบเครื่องยนต์ มันไม่สามารถปรับกำลังส่งออกโดยอัตโนมัติตามความต้องการในการทำความเย็น และมีผลกระทบต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ค่อนข้างมาก โดยทั่วไปแล้ว การควบคุมจะรับสัญญาณอุณหภูมิของอากาศที่ออกจากคอยล์เย็น เมื่ออุณหภูมิถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าของคอมเพรสเซอร์จะคลายออกและคอมเพรสเซอร์จะหยุดทำงาน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าจะทำงานและคอมเพรสเซอร์จะเริ่มทำงาน นอกจากนี้ คอมเพรสเซอร์แบบปริมาตรคงที่ยังถูกควบคุมด้วยแรงดันของระบบปรับอากาศ เมื่อแรงดันในท่อสูงเกินไป คอมเพรสเซอร์จะหยุดทำงาน
คอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศแบบปรับปริมาตรได้
คอมเพรสเซอร์แบบปรับปริมาตรได้สามารถปรับกำลังเอาต์พุตโดยอัตโนมัติตามอุณหภูมิที่ตั้งไว้ ระบบควบคุมเครื่องปรับอากาศไม่ได้รับสัญญาณอุณหภูมิของอากาศที่ออกจากคอยล์เย็น แต่จะควบคุมอัตราส่วนการอัดของคอมเพรสเซอร์ตามสัญญาณการเปลี่ยนแปลงของความดันในท่อส่งอากาศเพื่อปรับอุณหภูมิอากาศที่ออกจากคอยล์เย็นโดยอัตโนมัติ ในกระบวนการทำความเย็นทั้งหมด คอมเพรสเซอร์จะทำงานอยู่ตลอดเวลา และการปรับความเข้มของการทำความเย็นจะถูกควบคุมโดยวาล์วควบคุมความดันที่ติดตั้งอยู่ภายในคอมเพรสเซอร์ เมื่อความดันที่ปลายด้านแรงดันสูงของท่อส่งอากาศสูงเกินไป วาล์วควบคุมความดันจะลดระยะชักของลูกสูบในคอมเพรสเซอร์เพื่อลดอัตราส่วนการอัด ซึ่งจะลดความเข้มของการทำความเย็น เมื่อความดันที่ปลายด้านแรงดันสูงลดลงถึงระดับหนึ่งและความดันที่ปลายด้านแรงดันต่ำเพิ่มขึ้นถึงระดับหนึ่ง วาล์วควบคุมความดันจะเพิ่มระยะชักของลูกสูบเพื่อเพิ่มความเข้มของการทำความเย็น
การจำแนกประเภทรูปแบบการทำงาน
ตามวิธีการทำงานที่แตกต่างกัน คอมเพรสเซอร์โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกเป็นประเภทลูกสูบและประเภทโรตารี่ คอมเพรสเซอร์ลูกสูบที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ แบบเพลาข้อเหวี่ยงและแบบลูกสูบตามแนวแกน และคอมเพรสเซอร์โรตารี่ที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ แบบใบพัดโรตารี่และแบบเกลียว
ตัวบีบอัดก้านข้อเหวี่ยง
กระบวนการทำงานของคอมเพรสเซอร์ชนิดนี้สามารถแบ่งออกได้เป็นสี่ขั้นตอน ได้แก่ การอัด การคายไอเสีย การขยายตัว และการดูด เมื่อเพลาข้อเหวี่ยงหมุน ก้านสูบจะขับเคลื่อนลูกสูบให้เคลื่อนที่ไปมา และปริมาตรการทำงานซึ่งประกอบด้วยผนังด้านในของกระบอกสูบ ฝาสูบ และพื้นผิวด้านบนของลูกสูบจะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ทำให้เกิดการอัดและลำเลียงสารทำความเย็นในระบบทำความเย็น คอมเพรสเซอร์แบบเพลาข้อเหวี่ยงและก้านสูบเป็นคอมเพรสเซอร์รุ่นแรก มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย มีเทคโนโลยีการผลิตที่พัฒนาแล้ว โครงสร้างเรียบง่าย ความต้องการวัสดุและเทคโนโลยีการผลิตต่ำ และต้นทุนค่อนข้างต่ำ มีความสามารถในการปรับตัวสูง สามารถปรับให้เข้ากับช่วงความดันและความต้องการกำลังการทำความเย็นที่กว้าง และบำรุงรักษาง่าย
อย่างไรก็ตาม คอมเพรสเซอร์แบบก้านสูบเชื่อมต่อเพลาข้อเหวี่ยงก็มีข้อเสียที่เห็นได้ชัดอยู่บ้าง เช่น ไม่สามารถทำความเร็วได้สูง เครื่องมีขนาดใหญ่และหนัก และยากที่จะทำให้มีน้ำหนักเบา การระบายไอเสียไม่ต่อเนื่อง การไหลของอากาศมีแนวโน้มที่จะผันผวน และมีการสั่นสะเทือนมากขณะใช้งาน
เนื่องจากคุณลักษณะข้างต้นของคอมเพรสเซอร์แบบเพลาข้อเหวี่ยงและก้านสูบ ทำให้คอมเพรสเซอร์ขนาดเล็กส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้โครงสร้างนี้ ในปัจจุบัน คอมเพรสเซอร์แบบเพลาข้อเหวี่ยงและก้านสูบส่วนใหญ่ใช้ในระบบปรับอากาศขนาดใหญ่สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลและรถบรรทุก
คอมเพรสเซอร์ลูกสูบแกนหมุน
คอมเพรสเซอร์ลูกสูบแบบแกนหมุนสามารถเรียกได้ว่าเป็นคอมเพรสเซอร์รุ่นที่สอง และแบบที่พบได้ทั่วไปคือคอมเพรสเซอร์แบบโยกหรือแบบแผ่นเอียง ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์หลักในคอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศรถยนต์ ส่วนประกอบหลักของคอมเพรสเซอร์แบบแผ่นเอียงคือเพลาหลักและแผ่นเอียง กระบอกสูบจะเรียงตัวเป็นวงกลมโดยมีเพลาหลักของคอมเพรสเซอร์เป็นศูนย์กลาง และทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกสูบจะขนานกับเพลาหลักของคอมเพรสเซอร์ ลูกสูบของคอมเพรสเซอร์แบบแผ่นเอียงส่วนใหญ่ทำเป็นลูกสูบสองหัว เช่น คอมเพรสเซอร์แบบแกนหมุน 6 กระบอกสูบ 3 กระบอกสูบอยู่ด้านหน้าของคอมเพรสเซอร์ และอีก 3 กระบอกสูบอยู่ด้านหลังของคอมเพรสเซอร์ ลูกสูบสองหัวจะเลื่อนไปพร้อมกันในกระบอกสูบตรงข้าม เมื่อปลายด้านหนึ่งของลูกสูบอัดไอสารทำความเย็นในกระบอกสูบด้านหน้า ปลายอีกด้านหนึ่งของลูกสูบจะดูดไอสารทำความเย็นในกระบอกสูบด้านหลัง แต่ละกระบอกสูบติดตั้งวาล์วอากาศแรงดันสูงและต่ำ และมีท่อแรงดันสูงอีกท่อหนึ่งใช้เชื่อมต่อห้องแรงดันสูงด้านหน้าและด้านหลัง แผ่นเอียงยึดติดกับเพลาหลักของคอมเพรสเซอร์ ขอบของแผ่นเอียงประกอบเข้ากับร่องตรงกลางของลูกสูบ และร่องลูกสูบและขอบของแผ่นเอียงได้รับการรองรับด้วยลูกปืนเหล็ก เมื่อเพลาหลักหมุน แผ่นเอียงก็จะหมุนด้วย และขอบของแผ่นเอียงจะดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ไปมาตามแนวแกน หากแผ่นเอียงหมุนครบหนึ่งรอบ ลูกสูบสองตัวด้านหน้าและด้านหลังจะทำงานครบวงจรการอัด การคาย การขยายตัว และการดูด ซึ่งเทียบเท่ากับการทำงานของกระบอกสูบสองกระบอก หากเป็นคอมเพรสเซอร์แบบแกน 6 กระบอกสูบ จะมีกระบอกสูบ 3 กระบอกและลูกสูบสองหัว 3 ตัวกระจายอย่างสม่ำเสมอในส่วนของบล็อกกระบอกสูบ เมื่อเพลาหลักหมุนครบหนึ่งรอบ จะเทียบเท่ากับผลของกระบอกสูบ 6 กระบอก
คอมเพรสเซอร์แบบแผ่นสวอชนั้นค่อนข้างง่ายต่อการย่อขนาดและลดน้ำหนัก และสามารถทำงานด้วยความเร็วสูง มีโครงสร้างกะทัดรัด ประสิทธิภาพสูง และความน่าเชื่อถือสูง หลังจากควบคุมปริมาตรการไหลได้แล้ว จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเครื่องปรับอากาศรถยนต์
คอมเพรสเซอร์ใบพัดหมุน
คอมเพรสเซอร์แบบใบพัดหมุนมีรูปทรงกระบอกสองแบบ คือ วงกลมและวงรี ในทรงกระบอกวงกลม แกนหลักของโรเตอร์จะเยื้องศูนย์จากศูนย์กลางของทรงกระบอก ทำให้โรเตอร์แนบสนิทระหว่างรูดูดและรูระบายอากาศบนพื้นผิวด้านในของทรงกระบอก ในทรงกระบอกวงรี แกนหลักของโรเตอร์และศูนย์กลางของวงรีจะตรงกัน ใบพัดบนโรเตอร์แบ่งทรงกระบอกออกเป็นหลายส่วน เมื่อแกนหลักขับเคลื่อนโรเตอร์ให้หมุนครบหนึ่งรอบ ปริมาตรของส่วนต่างๆ เหล่านี้จะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง และไอสารทำความเย็นก็จะเปลี่ยนแปลงทั้งปริมาตรและอุณหภูมิในส่วนเหล่านั้นด้วย คอมเพรสเซอร์แบบใบพัดหมุนไม่มีวาล์วดูด เนื่องจากใบพัดทำหน้าที่ดูดและอัดสารทำความเย็น หากมี 2 ใบพัด จะมีกระบวนการระบายอากาศ 2 กระบวนการในการหมุนหนึ่งรอบของแกนหลัก ยิ่งมีใบพัดมากเท่าไหร่ ความผันผวนของแรงดันปล่อยของคอมเพรสเซอร์ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น
คอมเพรสเซอร์แบบใบพัดหมุนเป็นคอมเพรสเซอร์รุ่นที่สาม เนื่องจากปริมาตรและน้ำหนักของคอมเพรสเซอร์มีขนาดเล็ก จึงติดตั้งในช่องเครื่องยนต์ที่แคบได้ง่าย ประกอบกับข้อดีของเสียงรบและแรงสั่นสะเทือนต่ำ และประสิทธิภาพเชิงปริมาตรสูง จึงมีการใช้งานในระบบปรับอากาศของรถยนต์บ้าง อย่างไรก็ตาม คอมเพรสเซอร์แบบใบพัดหมุนมีความต้องการความแม่นยำในการผลิตสูงและมีต้นทุนการผลิตสูง
คอมเพรสเซอร์แบบเลื่อน
คอมเพรสเซอร์ประเภทนี้อาจเรียกได้ว่าเป็นคอมเพรสเซอร์รุ่นที่ 4 โครงสร้างของคอมเพรสเซอร์แบบสกรอลแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ คือ แบบไดนามิกและแบบคงที่ และแบบหมุนสองรอบ ปัจจุบัน แบบไดนามิกและแบบคงที่เป็นแบบที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด ชิ้นส่วนการทำงานหลักๆ ประกอบด้วยกังหันแบบไดนามิกและกังหันแบบคงที่ โครงสร้างของกังหันแบบไดนามิกและแบบคงที่นั้นคล้ายคลึงกันมาก โดยทั้งสองประกอบด้วยแผ่นปิดท้ายและฟันเกลียวแบบอินโวลูตที่ยื่นออกมาจากแผ่นปิดท้าย ทั้งสองจัดเรียงแบบเยื้องศูนย์และมีมุมต่างกัน 180° กังหันแบบคงที่นั้นอยู่กับที่ ส่วนกังหันแบบเคลื่อนที่นั้นหมุนและเคลื่อนที่แบบเยื้องศูนย์โดยเพลาข้อเหวี่ยงภายใต้ข้อจำกัดของกลไกป้องกันการหมุนพิเศษ กล่าวคือไม่มีการหมุน มีเพียงการโคจรเท่านั้น คอมเพรสเซอร์แบบสกรอลมีข้อดีหลายประการ เช่น คอมเพรสเซอร์มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา และเพลาเยื้องศูนย์ที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของกังหันสามารถหมุนด้วยความเร็วสูงได้ เนื่องจากไม่มีวาล์วดูดและวาล์วปล่อย คอมเพรสเซอร์แบบสกรอลจึงทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ และง่ายต่อการควบคุมความเร็วและปริมาตรการทำงาน ห้องอัดหลายห้องทำงานพร้อมกัน ความแตกต่างของความดันก๊าซระหว่างห้องอัดที่อยู่ติดกันมีน้อย การรั่วไหลของก๊าซน้อย และประสิทธิภาพเชิงปริมาตรสูง คอมเพรสเซอร์แบบสกรอลจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นในด้านการทำความเย็นขนาดเล็ก เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น โครงสร้างกะทัดรัด ประสิทธิภาพสูง ประหยัดพลังงาน การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนต่ำ และความน่าเชื่อถือในการทำงาน จึงกลายเป็นหนึ่งในทิศทางหลักของการพัฒนาเทคโนโลยีคอมเพรสเซอร์
ความผิดปกติที่พบได้ทั่วไป
เนื่องจากคอมเพรสเซอร์ของเครื่องปรับอากาศเป็นชิ้นส่วนที่หมุนด้วยความเร็วสูง จึงมีโอกาสเกิดความเสียหายสูง ความผิดปกติที่พบบ่อย ได้แก่ เสียงผิดปกติ การรั่วไหล และการไม่ทำงาน
(1) เสียงผิดปกติ มีหลายสาเหตุที่ทำให้เกิดเสียงผิดปกติในคอมเพรสเซอร์ ตัวอย่างเช่น คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าของคอมเพรสเซอร์เสียหาย หรือภายในคอมเพรสเซอร์สึกหรออย่างรุนแรง เป็นต้น ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงผิดปกติได้
①คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าของคอมเพรสเซอร์เป็นจุดที่มักเกิดเสียงผิดปกติ คอมเพรสเซอร์มักทำงานด้วยความเร็วต่ำไปจนถึงความเร็วสูงภายใต้ภาระสูง ดังนั้นข้อกำหนดสำหรับคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าจึงสูงมาก และตำแหน่งการติดตั้งของคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้ามักอยู่ใกล้พื้นดิน และมักสัมผัสกับน้ำฝนและดิน เมื่อตลับลูกปืนในคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าเสียหาย จะเกิดเสียงผิดปกติขึ้น
②นอกจากปัญหาของคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าเองแล้ว ความตึงของสายพานส่งกำลังของคอมเพรสเซอร์ยังส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าด้วย หากสายพานส่งกำลังหลวมเกินไป คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าจะลื่นได้ง่าย หากสายพานส่งกำลังตึงเกินไป ภาระที่กระทำต่อคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น เมื่อความตึงของสายพานส่งกำลังไม่ถูกต้อง คอมเพรสเซอร์จะไม่ทำงานในระดับเบา และคอมเพรสเซอร์จะเสียหายเมื่อทำงานหนัก เมื่อสายพานส่งกำลังทำงาน หากรอกคอมเพรสเซอร์และรอกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่อยู่ในระนาบเดียวกัน จะทำให้อายุการใช้งานของสายพานส่งกำลังหรือคอมเพรสเซอร์ลดลง
③ การดูดและปิดซ้ำๆ ของคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าจะทำให้เกิดเสียงผิดปกติในคอมเพรสเซอร์ได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น กำลังการผลิตไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่เพียงพอ ความดันของระบบปรับอากาศสูงเกินไป หรือภาระของเครื่องยนต์มากเกินไป ซึ่งจะทำให้คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าดึงเข้าซ้ำๆ
④ควรมีช่องว่างระหว่างคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้ากับพื้นผิวติดตั้งคอมเพรสเซอร์ หากช่องว่างกว้างเกินไป แรงกระแทกก็จะเพิ่มขึ้น หากช่องว่างแคบเกินไป คลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าจะไปชนกับพื้นผิวติดตั้งคอมเพรสเซอร์ในระหว่างการทำงาน ซึ่งเป็นสาเหตุทั่วไปของเสียงผิดปกติเช่นกัน
⑤ คอมเพรสเซอร์ต้องการการหล่อลื่นที่เชื่อถือได้ขณะทำงาน หากคอมเพรสเซอร์ขาดน้ำมันหล่อลื่น หรือใช้น้ำมันหล่อลื่นไม่ถูกต้อง จะเกิดเสียงผิดปกติอย่างรุนแรงภายในคอมเพรสเซอร์ และอาจทำให้คอมเพรสเซอร์สึกหรอและต้องทิ้งได้
(2) การรั่วไหล การรั่วไหลของสารทำความเย็นเป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดในระบบปรับอากาศ ส่วนที่รั่วของคอมเพรสเซอร์มักจะอยู่ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างคอมเพรสเซอร์กับท่อแรงดันสูงและต่ำ ซึ่งมักจะตรวจสอบได้ยากเนื่องจากตำแหน่งการติดตั้ง แรงดันภายในของระบบปรับอากาศสูงมาก และเมื่อสารทำความเย็นรั่ว น้ำมันหล่อลื่นของคอมเพรสเซอร์จะหายไป ซึ่งจะทำให้ระบบปรับอากาศไม่ทำงานหรือคอมเพรสเซอร์ได้รับการหล่อลื่นไม่ดี คอมเพรสเซอร์ของเครื่องปรับอากาศจะมีวาล์วป้องกันแรงดัน วาล์วป้องกันแรงดันมักจะใช้เพียงครั้งเดียว หลังจากที่แรงดันในระบบสูงเกินไป ควรเปลี่ยนวาล์วป้องกันแรงดันให้ทันเวลา
(3) ไม่ทำงาน มีหลายสาเหตุที่ทำให้คอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศไม่ทำงาน โดยปกติมักเกิดจากปัญหาที่เกี่ยวข้องกับวงจร คุณสามารถตรวจสอบเบื้องต้นว่าคอมเพรสเซอร์เสียหายหรือไม่โดยการจ่ายไฟโดยตรงไปยังคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าของคอมเพรสเซอร์
ข้อควรระวังในการบำรุงรักษาเครื่องปรับอากาศ
ข้อควรระวังด้านความปลอดภัยเมื่อใช้งานสารทำความเย็น
(1) ห้ามจัดการสารทำความเย็นในที่ปิดหรือใกล้เปลวไฟ
(2) ต้องสวมแว่นตาป้องกัน
(3) หลีกเลี่ยงไม่ให้สารทำความเย็นเหลวเข้าตาหรือกระเด็นโดนผิวหนัง
(4) ห้ามหันก้นถังสารทำความเย็นไปทางคน เพราะถังสารทำความเย็นบางถังมีอุปกรณ์ระบายฉุกเฉินอยู่ที่ก้นถัง
(5) ห้ามวางถังสารทำความเย็นลงในน้ำร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 40°C โดยตรง
(6) หากสารทำความเย็นเหลวเข้าตาหรือสัมผัสผิวหนัง ห้ามขยี้ ให้ล้างออกด้วยน้ำเย็นปริมาณมากทันที และรีบไปโรงพยาบาลเพื่อพบแพทย์เพื่อรับการรักษาอย่างมืออาชีพ ห้ามพยายามรักษาด้วยตนเอง
