คอมเพรสเซอร์ ทำงานอย่างไรในระบบทำความเย็น❄️

หลายคนคงคุ้นชินกับการเรียก “ตู้แอร์” ว่า “คอมเพรสเซอร์” ซึ่งจริงๆ แล้วตู้แอร์ที่เราเรียกกันอย่างติดปากว่าคอมเพรสเซอร์นั้น มีชื่อเรียกว่า Condensing Unit ซึ่งเป็นตู้ที่เก็บหนึ่งในอุปกรณ์ทำความเย็นของระบบทำความเย็นที่สำคัญไว้ด้านในและหนึ่งในนั้นคือ คอมเพรสเซอร์ นั่นเอง

บทความนี้จะช่วยให้คุณได้รู้จักกับอีกอุปกรณ์สำคัญของระบบทำความเย็นที่ขาดไปไม่ได้ เนื่องจากคอมเพรสเซอร์ถือว่าเป็นหัวใจหลักของการทำงานของระบบบทำความเย็นเลยก็ว่าได้

การทำงานของคอมเพรสเซอร์
คอมเพรสเซอร์ (Compressor) ถือว่าเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดของระบบทำความเย็น ด้วยการทำหน้าที่เพิ่มความดันให้กับสารทำความเย็นที่อยู่ในสถานะเป็นไอ โดยคอมเพรสเซอร์จะดูดสารทำความเย็นที่เป็นไอความดันต่ำจากเครื่องระเหย (Evaporator) เข้ามาทางท่อดูดของคอมเพรสเซอร์และอัดไอของสารทำความเย็นนี้ให้มีความดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้น ก่อนจะส่งไปยังคอนเดนเซอร์ (Condensor) ต่อไป
กระบวนการอัดไอให้กับสารทำความเย็นด้วยคอมเพรสเซอร์นี้ เป็นกระบวนการที่ทำให้สารทำความเย็นในรูปแบบไอนั้นกลับมาสู่สถานะของเหลวอีกครั้ง เนื่องจากสารทำความเย็นจะต้องวิ่งไปทั้งระบบทำความเย็นและสามารถกลับคืนสู่สภาวะพร้อมใช้งานได้อีกครั้ง

จำแนกคอมเพรสเซอร์ตามวิธีการอัด (Compression Methods) การอัดไอของคอมเพรสเซอร์นั้นถูกจำแนกเป็นหลายรูปแบบตามวิธีการอัดเชิงปริมาตร ดังต่อไปนี้
1. แบบลูกสูบ (Reciprocation Type) คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ อาศัยการทำงานของเพลาข้อเหวี่ยง (Crank Shaft) ขับให้ลูกสูบเกิดการดูดอัด โดยลูกสูบเคลื่อนที่ไปมาในลักษณะเส้นตรงอยู่ในกระบอกสูบที่ใช้กำลังจากเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงเป็นจังหวะการดูดไอสารทำความเย็นผ่านลิ้นดูด จากนั้นสารทำความเย็นจะถูกกักไว้ในกระบอกสูบ เมื่อกระบอกสูบเลื่อนขึ้นจะทำให้เกิดความดันสูงขึ้นดันให้ลิ้นเปิดและสารทำความเย็นไหลออกเพื่อไปยังระบบต่อไป

2. แบบโรตารี่ (Rotary Type) คอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่ มีความคล้ายกับคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ โดยมีลูกปืนเป็นตัวฉีดและอัดสารทำความเย็นเข้าสู่ระบบ นิยมใช้กับเครื่องปรับอากาศขนาดเล็กเนื่องจากเสียงเงียบและสั่นสะเทือนน้อย โดยคอมเพรสเซอร์แบบโรตารี่แบ่งออกเป็น 2 แบบ ได้แก่ เครื่องอัดโรตารี่แบบลูกสูบหมุน และเครื่องอัดโรตารี่แบบใบพัดหมุน

2.1. เครื่องอัดโรตารี่แบบลูกสูบหมุน
ที่ประกอบด้วยลูกสูบหมุนที่เป็น Roller ทำจากเหล็กเหนียวหมุนรอบเพลาลูกเบี้ยว โดยถูกประกอบเข้าไปในเสื้อสูบของเครื่องอัด เมื่อสารทำความเย็นถูกดูดเข้าสู่เสื้อสูบจากท่อดูดในช่องว่างระหว่าง Roller จะทำให้สารทำความเย็นถูกอัดไปตามช่องว่างเหล่านั้นก่อนส่งต่อไปยังระบบต่อไป

2.2. เครื่องอัดโรตารี่แบบใบพัดหมุน
ที่ประกอบด้วยใบพัดหมุนในช่องของเพลาลูกเบี้ยว โดยใบพัดจะหมุนสารทำความเย็นเข้ามาอยู่ระหว่างใบพัดแล้วไอของสารทำความเย็นจะถูกอัดอยู่ในบริเวณนั้นโดยมีวาล์วกั้นไม่ให้สารทำความเย็นไหลย้อนกลับ

3. แบบสโครล์หรือแบบก้นหอย (Scroll Type) คอมเพรสเซอร์แบบสโครล์หรือแบบก้นหอย มักจะใช้กับเครื่องทำน้ำเย็น (Water Chiller) ขนาดใหญ่ เนื่องจากเป็นคอมเพรสเซอร์ที่สามารถขับเคลื่อนปริมาณของสารทำความเย็นได้มาก โดยการนำเอาข้อดีของคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบและโรตารี่มารวมกันทำให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้น

การทำงานของคอมเพรสเซอร์แบบสโครล์อาศัยการทำงานของใบพัด 2 ชุด ที่เคลื่อนที่และอยู่กับที่ ขับเคลื่อนโดยอาศัยความเร็วในการหมุนใบพัดเพื่อให้เกิดแรงดันภายในคอมเพรสเซอร์

4. แบบสกรู (Screw Type) คอมเพรสเซอร์แบบสกรู อาศัยการทำงานของสกรู 2 ตัวคือ สกรูตัวเมีย (Female Rotor) และสกรูตัวผู้ (Male Rotor) โดยสกรูตัวเมียจะอาศัยช่องเกลียวเป็นตัวเก็บสารทำความเย็น ส่วนตัวผู้จะใช้สันเกลียวรีดสารทำความเย็นออกตามแกนของสกรูทั้งสอง การทำงานของสกรูคือ ขณะที่เฟืองเริ่มหมุนสารทำความเย็นที่เป็นไอจะเข้าไปยังช่องว่างระหว่างเกลียว (Interlube Space) เมื่อสกรูหมุนต่อไปช่องทางจะถูกปิดโดยตัวเกลียว ทำให้สารทำความเย็นถูกอัดอยู่ภายในจนกระทั่งสารทำความเย็นนั้นไหลไปจนสุดร่องเกลียวแล้วจะถูกปล่อยออกไปทางช่องจ่ายสารทำความเย็นต่อไป

5. แบบแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ (Centrifugal Type) คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ ใช้ได้ดีกับระบบเครื่องปรับอากาศและระบบทำความเย็นขนาดใหญ่ มีโครงสร้างเป็นใบพัดและมีการดูดอัดสารทำความเย็นด้วยแรงเหวี่ยง โดยสารทำความเย็นในสถานะเป็นไอจะถูกดูดเข้ามาที่แกนกลางของคอมเพรสเซอร์และถูกเหวี่ยงตัวด้วยใบพัดทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง

การหล่อลื่นคอมเพรสเซอร์
คอมเพรสเซอร์ เป็นอุปกรณ์เดียวในระบบทำความเย็นที่ต้องการน้ำมันหล่อลื่นเพื่อใช้ในการหล่อลื่นชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ในคอมเพรสเซอร์ เช่น แหวนและกระบอกสูบ ในขณะที่มีการทำงานของน้ำมันหล่อลื่นนั้นจะมีบางส่วนเล็ดลอดเข้าไปปะปนกับสารทำความเย็นภายในคอมเพรสเซอร์ ดังนั้นการเลือกใช้น้ำมันหล่อลื่นจะต้องไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับสารทำความเย็น รวมถึงภายในระบบจะต้องไม่มีความชื้นเพราะจะทำให้น้ำมันหล่อลื่นเสื่อมสภาพและเกิดตะกรันอุดตันในระบบได้

สำหรับน้ำมันคอมเพรสเซอร์ที่ดีควรมีคุณสมบัติดังนี้
1. ให้ฟิล์มน้ำมันที่แข็งแรงเพื่อการหล่อลื่นที่สมบูรณ์

2. มีความคงตัวต่อความร้อนสูง ไม่สลายตัวเป็นเขม่าได้ง่าย

3. มีความคงตัวทางเคมีสูง โดยจะไม่ทำปฏิกิริยากับสารทำความเย็นและไม่เสื่อมภาพได้ง่ายเพื่อป้องกันการเกิดคราบยางเหนียวและกัดกร่อนชิ้นส่วนในระบบ

4. มีจุดไหลเทต่ำ (Low Pour Point) น้ำมันหล่อลื่นจะต้องไม่ผสมตัวกับสารทำความเย็นเพราะจะทำให้เกิดการแข็งตัวอุดตันในบริเวณที่เย็นจัดได้

5. มีจุดการเกิดไขต่ำ (Low Floc Point) เพื่อป้องการการจับตัวเป็นไขเมื่อสัมผัสการสารทำความเย็นในบริเวณที่เย็นจัด

สรุป
การทำงานของคอมเพรสเซอร์ที่แบ่งออกเป็นหลายรูปแบบ แต่มีหลักการเดียวกันคือทำให้สารทำความเย็นในสถานะที่เป็นไอนั้นมีความดันเพิ่มขึ้น การเลือกใช้คอมเพรสเซอร์จึงต้องวิเคราะห์ตามขนาดของระบบทำความเย็นเพื่อให้ได้กระบวนกันอัดไอที่เหมาะสมต่อระบบทำความเย็นมากที่สุด