lesson1_refrig1

1 บทที่ 1 วิวฒั นาการของระบบเครอ่ื งทาํ ความเยน็ เทคโนโลยขี องโลกยุคปจจุบนั ไดส รางสรรส่ิงอํานวยความสะดวกใหม นษุ ยย างมากมาย สง่ิ หนงึ่ ท่ีมนุษยจํานวนมากยอมรับเขา มาใหม บี ทบาทและเปน สวนหนึ่งในการดํารงชีวิต ไดแ ก เคร่อื งทําความเยน็ และเคร่ืองปรับอากาศ เชน ใชตเู ย็นและตูแชเ ยน็ เพ่อื การถนอมอาหารไมใ หบดู เนาเสยี เร็ว ใหอ าหารสดคงสภาพไดนาน ใชแชเ ย็นเคร่อื งด่มื เพื่อรักษาคณุ ภาพรสชาดอาหาร มีการใชเครอื่ งปรับอากาศเพื่อปรับอุณหภูมิแวดลอมใหพ อเหมาะตอ การอยูอาศัยท้ังในบา นเรอื น สถานประกอบการ สํานกั งาน รานคา โรงงานอุตสาหกรรมโรงพยาบาล รวมไปถงึ ยานพาหนะ ทงั้ นก้ี ็เพื่อสนองตอบตอ ความตอ งการความสะดวกสบายของมนุษยใ หอยูและทาํ งานอยางมคี วามสขุ ภายใตสภาพแวดลอมทีด่ ีและอณุ หภูมิทีเ่ หมาะสมนั่นเอง1.1 คุณประโยชนข องเครอ่ื งทาํ ความเยน็ เคร่อื งทําความเยน็ และเครอ่ื งปรับอากาศถูกนําไปประยุกตใ ชใ นงานตางๆ อยางกวางขวาง เชน ดา นการอยูอาศัย เชน ใชตูเย็นแชถ นอมอาหารในเกอื บทกุ ครวั เรอื น ใชเครื่องปรับอากาศในอาคารบานเรอื น คอนโดมิเนยี ม หอ งพัก โรงแรม เปนตน ดานการขนสง เชนใชในยานพาหนะ ในรถยนต รถไฟ รถไฟฟา เรอื เคร่ืองบิน ในสถานีขนสง ทาอากาศยาน การขนสงอาหารสดและอาหารแชแข็ง เปน ตน ดา นการอตุ สาหกรรม เชน ใชควบคมุ อณุ หภูมใิ นกระบวนการผลติ การแชเยน็ เพ่อื คงสภาพวัตถุดิบอุตสาหกรรมหอ งเยน็ การผลิตนํา้ แข็งและไอศครีม เปน ตน ดานการแพทยและวิทยาศาสตร เชนการปรับอากาศหอ งผาตัดคนไข ปรับอากาศหอ งปฏิบัติการตา งๆการแชเยน็ สารเคมีและตวั ยาตา งๆ การแชแข็งนาํ้ เช้อื หรือหยุดการเตบิ โตของเซลและแบคทีเรีย เปน ตน ดา นการเกษตร เชน การปลูกพชื หรือเลย้ี งสัตวบ างชนดิ ตองปรับสภาพอุณหภมู ใิ หเหมาะสม การเก็บหรอื ยดื อายผุ ลผลติ ทางการเกษตร การเก็บรักษาพนั ธุพืช การแชแข็งน้ําเชอื้ เพอื่ การผสมเทียม เปนตน ดานการคาและธรุ กจิ เชนการปรับอากาศในสํานักงาน ศนู ยก ารคา ธนาคาร สถานบันเทิง การเกบ็และโชวส ินคา อาหารสดตา งๆ ตามมินมิ ารตและซูเปอรม ารเ กต็ เปนตน จึงเหน็ ไดว า เมือ่ เครื่องทําความเย็นและเครือ่ งปรับอากาศถูกใชงานอยูอยางมากมาย ทกุ หนทุกแหงในชีวิตมนุษยป จจบุ นั จะตอ งมีสวนเกย่ี วขอ ง การดาํ เนินธุรกิจและอุตสาหกรรมการผลติ การจําหนายและการบริการระบบเครอ่ื งทําความเยน็ จึงมกี ารขยายตัวและมีความตอ งการชา งผูมีความรคู วามชาํ นาญ เพื่อใหบ รกิ ารตดิ ต้งั บํารุงรกั ษา และซอ มแซมเมื่อเครือ่ งชาํ รดุ ดงั นั้นการศกึ ษาทางดา นระบบการทาํ ความเยน็ และเคร่ืองปรบั อากาศใหร ูจรงิ ปฏิบัตไิ ดจริง จะเปนอีกทางเลือกหนึ่งของอาชีพท่มี อี นาคต เครื่องทาํ ความเย็นและเครื่องปรบั อากาศ 1 โดย รศ.บญุ ชัด เนติศักดิ์ คณะเทคโนโลยอี ุตสาหกรรม มหาวิทยาลยั ราชภฏั ลําปาง 2551

21.2 ประวตั แิ ละวิวัฒนาการของเครอ่ื งทาํ ความเย็น ชาวจีนเปน ชนชาตแิ รก ท่รี จู กั การเก็บรักษาน้าํ แขง็ จากธรรมชาตเิ พ่อื การทาํ ความเยน็ เปน เวลานับพันปมาแลว ชาวฮบิ รสู  ชาวกรีก และชาวโรมนั รจู ักการนําหิมะจาํ นวนมากฝงไวในหลุมแลวคลุมดว ยฉนวน เปนการเกบ็ หิมะไวเพอื่ ใชห ิมะที่เก็บไวม าผสมทําเปน เคร่ืองดม่ื เยน็ ชาวอียิปตโ บราณรจู ักการทําความเย็นโดยการใชนํา้ สะอาดใสไ วในหมอ ดนิ แลว นาํ ไปวางไวบ นหลังคาบา นตลอดทั้งคนื เพอื่ ใหนาํ้ ไดรับความเยน็ แลวจงึ นาํ นาํ้น้ันมาใชด ่ืมในตอนกลางวนั ทก่ี ลา วมานี้เปน ภมู ิปญญาการทาํ ความเย็นจากธรรมชาตขิ องคนในยคุ โบราณ เมอื่วิทยาศาสตรเ จรญิ ขึน้ จงึ มีการประดิษฐค ดิ คน การทาํ น้ําแขง็ ขึ้นใช ดงั มีประวตั ิพอสังเขปดังนี้ คําวา “การทําความเย็น” (to refrigerate) ไดรบั การบันทึกไวในป พ.ศ. 2093 (ค.ศ. 1550) หมายถงึการใชส ารเคมี เชน โซเดยี มไนเตรตหรอื โปแตซเซียมไนเตรตใสลงในนา้ํ แลวเปนผลใหอณุ หภมู ิของนํา้ ลดตํา่ ลง พ.ศ. 2143 ในสงั คมของชาวฝร่งั เศสมีแฟชัน่ การดื่มเครอ่ื งดมื่ เยน็ โดยการจบั คอขวดเครอ่ื งด่ืมแชและหมนุ ขวดในถังนา้ํ เย็น ท่ีใสเกลอื โซเดยี มไนเตรต (saltpeter) จะไดเ ครอื่ งด่มื ทเ่ี ย็นจดั ซงึ่ วิธีนี้จะถูกนาํ มาใชทาํน้าํ แข็งและนา้ํ ผลไมแ ชแ ข็ง พ.ศ. 2327 วิลเลยี ม คูลเลน (William Cullen) แหง มหาวทิ ยาลัยกลาสโกว (Glasgow) ไดสาธิตการทําความเยน็ เปนครั้งแรก โดยการทําใหเ อธลิ อีเธอร (ethyl ether) เดือดในสุญญากาศ แตเ ขาไมไ ดน ําผลการทดลองมาสกู ารปฏบิ ตั ิ รปู ท่ี 1.1 ภาพวาดตน แบบเครือ่ งทําความเยน็ ของวิลเลียม คูลเลน (ท่ีมา : http://inventors.about.com/library/inventors/blrefrigerator.htm) พ.ศ. 2342 มีการขนสง นํา้ แข็งจาก นวิ ยอรกไปยงั เซาตคาโรไลนา ในประเทศ สหรฐั อเมริกา แตเมอื่ ถึงปลายทางจะเหลอื นํ้าแขง็ เพยี งเลก็ นอย สว นใหญละลายเนือ่ งจาก ยังไมทราบวธิ ีการเกบ็ รักษารูปท่ี 1.2 การขนสงนา้ํ แข็งดวยรถมา(ท่ีมา : http://www.history-magazine.com/refrig.html) เคร่ืองทาํ ความเย็นและเครอ่ื งปรับอากาศ 1 โดย รศ.บุญชัด เนติศักดิ์ คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏลําปาง 2551

3 พ.ศ. 2343 เฟรเดอรกิ ทเู ดอร (Frederic Tudor) ชาวนิวอิงแลนด คนพบวิธตี ดั นํ้าเข็งจากธรรมชาตใิ หเปนกอน เขามองเห็นศกั ยภาพของธุรกิจนา้ํ แขง็ เขารว มมอื กับนาฮาเนียล เวธ (Nahaniel Wyeth) คิดคนทดลองใชฉ นวนตางๆ ในการเกบ็ รกั ษานํ้าแข็ง เชน ฝง ไวในขีเ้ ล่ือย บรรจุลงหีบเพอ่ื คงสภาพกอนน้าํ แขง็ ใหคงทนสาํ หรับขนสงไปจําหนา ยในที่ตา งๆ เปนการเร่มิ ใชป ระโยชนจ ากนํา้ แขง็ ในเรือ่ งเชงิ ธรุ กิจการทาํ ความเย็นคนสมัยน้นั ใหฉ ายาทูเดอรวา “ราชาน้าํ แข็ง” (Ice king) พ.ศ. 2346 โทมัส มูร (Thomas Moore) ชาวนา อเมริกันในรฐั แมรีแลนดใชคําเรยี ก “ตูเ ยน็ ” (refrigerator) เปน คนแรก พ.ศ. 2348 โอลเิ วอร อีแวนส (Oliver Evans) ชาว อเมรกิ ันออกแบบเคร่อื งทาํ ความเยน็ เปนครั้งแรก โดยใชวิธอี ดั ไอ แตเ ขาไมไดส รางเคร่อื งนี้ รปู ที่ 1.3 ตเู ยน็ นา้ํ แข็งทเ่ี รยี กวาไอซบ อกซ (ท่ีมา : http://www.history.com) พ.ศ. 2377 จาคอบ เพอรกนิ ส (Jacob Perkins) ชาวอเมรกิ นั แตไ ปทาํ งานในอังกฤษ เขามีชีวิตอยูระหวาง พ.ศ.2309 – 2392 เขาเปนนักประดษิ ฐท มี่ ผี ลงานทางเครอ่ื งกลมากมาย และเขาไดป ระดิษฐเครือ่ งทําความเยน็ ระบบอดั ไอ (vapor compression) ขนึ้ เปน ครั้งแรกของโลกขณะท่ีเขาอายไุ ด 35 ป ไดจดทะเบียนลิขสทิ ธิ์ แตเขาไมไดท าํ ธุรกิจน้ี จนกระท่งั หลงั จากเขาเสียชีวติ ทายาทจึงไดตัง้ บรษิ ทั ในอเมรกิ าท่มี ีกิจการเกย่ี วกับระบบเครื่องทาํ ความเย็น พ.ศ. 2385 จอหน กอรร ี (John Gorrie) นักฟสกิ สชาวอเมริกันไดออกแบบสรางเครื่องทาํ ความเยน็ ที่โรงพยาบาลฟลอรดิ า โดยใชอ ากาศเปน สารทําความเย็น อาศยั หลกั ของการอัดกาซสงผา นคอยลร ะบายความรอน แลว ปลอยใหข ยายตัวไดความเยน็ อนั เปนหลกั การเบือ้ งตนของการทาํ ความเยน็ ในปจจบุ นั เขาไดพัฒนาและจดทะเบียนลิขสิทธิ์ท่ีรฐั ฟลอรดิ า สหรัฐอเมริกาในป พ.ศ. 2394 ตอมาภายหลงั อเล็กซานเดอร ซี. ทวนิ ิ่ง(Alexander C. Twining) ไดน าํ วิธกี ารของจอหน กอรรี ไปพฒั นาใหใ ชซัลฟูริกอเี ธอร (sulfuric ether) เปน สารทําความเย็น พ.ศ. 2396 เจมส แฮรร ิสนั (James Harrison) เปน ชางพิมพชาวสก็อตตแ ลนดทไ่ี ปอาศัยอยูในออสเตรเลียไดปรับปรุงพัฒนาเคร่อื งทาํ ความเย็นแบบใชซัลฟรุ ิกอเี ธอรใ หมีคณุ ภาพดีข้ึนกวา ทเี่ คยมีมา พ.ศ. 2398 นกั วทิ ยาศาสตรชาวเยอรมนั ไดประดษิ ฐเคร่ืองทาํ ความเย็นระบบแอบซอรป ชนั(absorption system) พ.ศ. 2410 เจ.บ.ี สเุ ธอรแลนด (J.B. Sutherland) แหง เมืองดที รอยต รัฐมชิ ิแกน สหรฐั อเมริกา ไดออกแบบและสรางตูโ บก้ีรถไฟหองเยน็ เพือ่ ขนสงอาหารสด เขาทาํ ชองใสนา้ํ แขง็ ไวท ผ่ี นังทกุ ดาน ตรงกลางบรรจอุ าหารพวกนม เนย อาหารทะเล ซึ่งเขาไดจ ดทะเบียนลิขสิทธิ์ไว เคร่อื งทําความเยน็ และเครื่องปรับอากาศ 1 โดย รศ.บุญชัด เนติศักด์ิ คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลยั ราชภฏั ลําปาง 2551

4 รูปที่ 1.4 โบกรี้ ถไฟหองเย็น (ทีม่ า : http://www.history-magazine.com/refrig.html) รูปท่ี 1.5 ภาพวาดสิทธิบัตรเครื่องทําความเย็นของโทมสั เอลกนิ ส (ท่ีมา : http://inventors.about.com/library/inventors/blrefrigerator.htm) พ.ศ. 2422 โทมัส เอลกินส (Thomas Elkins) ชาวอเมริกัน เชอื้ สายอาฟรกิ ัน ไดจดสิทธบิ ัตรเครือ่ งทําความเย็นในสหรฐั หมายเลข 221222 พ.ศ. 2453 เร่ิมมกี ารผลิตตูเยน็ ท่ใี ชในบา นเปน คร้งั แรก พ.ศ. 2454 วลิ เลียม ฮาวิแลนด แครเ รยี ร (William Haviland Carrier) วศิ วกรปริญญาโทจากมหาวิทยาลัยคอรเ นลลไ ดคิดสูตรไซโครเมตรกิ (Psychrometric) ใหก บั สมาคมวิศวกรรมเครื่องกลแหงอเมริกาซงึ่ นบั วา มปี ระโยชนอ ยางมหาศาลในการคํานวณท่ีเกี่ยวของกับระบบปรบั อากาศ ซงึ่ ใชงานมาจนทุกวันน้ีนอกจากนใ้ี นป พ.ศ.2464 เขาไดค ิดคนและจดทะเบียนลขิ สิทธเิ์ คร่ืองทาํ ความเย็นแบบแรงเหวี่ยงหนีศนู ย(centrifugal) ซึ่งเขานํามาใชแ ทนแบบลูกสูบ และในป พ.ศ.2471 เขาไดพัฒนาเครื่องปรบั อากาศท่ใี ชตามบานเรอื น เครอ่ื งทาํ ความเยน็ และเคร่ืองปรับอากาศ 1 โดย รศ.บุญชัด เนติศักด์ิ คณะเทคโนโลยอี ุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏลําปาง 2551

5รปู ที่ 1.6 เอกสารตพี ิมพ์ิการพฒั นาเครอื่ งปรบั อากาศของวลิ เลยี ม แครเรยี ร(ที่มา : http://www.inventor.about.com/library/weekly/aa081797.html)พ.ศ. 2456 เจ.เอ็ม. ลาเซน (J.M. Lasen) ไดผลติ เครื่องทําความเย็นควบคุมดวยมอืพ.ศ. 2461 บรษิ ัทเคลวิเนเตอร (Kelvinator Co.) ไดผลิตตเู ยน็ ซ่ึงควบคุมโดยอตั โนมตั ิเปนครั้งแรกและทําเปน ระบบอตุ สาหกรรมการผลิตตเู ย็นจาํ หนา ยในสหรฐั อเมริกา ยอดจําหนายถงึป พ.ศ. 2463 มากกวา 200 เครื่องพ.ศ. 2463 ตูเ ยน็ เร่มิ ไดรบั ความสนใจจากผบู รโิ ภค มีอุตสาหกรรมการผลติ เกิดข้ึนทั้งในอเมริกาและยุโรป โดยตเู ย็นกลายเปนเฟอรนเิ จอรชิน้ หนงึ่ ในครวัรูปที่ 1.7 ภาพโฆษณาเครื่องปรับอากาศแบบติดหนา ตา ง(ทม่ี า : http://www.inventor.about.com/library/weekly/aa081797.html) พ.ศ. 2464 ตูเ ย็นในสหรฐั อเมริกาถกู ผลิตข้นึ จาํ หนายมากกวา 5000 เครือ่ ง พ.ศ. 2466 มีการผลติ ตแู ชแ ข็งเพอื่ แชอาหารเปนครั้งแรก พ.ศ. 2469 บริษัทเยเนอรัลอิเล็กทรกิ (GE) ไดผ ลิตตูเย็นทีใ่ ชมอเตอรค อมเพรสเซอรแ บบเฮอรเ มติกเปนครั้งแรก พ.ศ. 2470 บริษัทอิเล็กโทรลักซ (Electrolux) ไดผลิตตูเย็นระบบแอบซอรปชันควบคุมอัตโนมัติจําหนายในสหรัฐ และในปนี้เองมีการผลิตเคร่ืองปรบั อากาศที่ใชตามบา นเรอื นออกจําหนา ยเปน คร้งั แรกดวย พ.ศ. 2474 จาํ นวนตูเย็นที่ผลิตจําหนายในสหรัฐมีจํานวนสงู ถึงประมาณ 1 ลานเครอื่ ง และอีก 6 ปตอ มาคือ พ.ศ. 2480 จํานวนตูเ ยน็ มปี ระมาณ 6 ลา นเครือ่ ง พ.ศ. 2483 มกี ารผลิตเครอื่ งปรับอากาศเพอื่ ติดตัง้ ในรถยนต มากกวา 3000 คนั พ.ศ. 2493 ชวงหลังสงครามโลกครง้ั ที่ 2 มกี ารผลติ ตูเย็นสมยั ใหมออกจําหนา ย ในสหรฐั อเมริกาชาวนามากกวา 80 เปอรเ ซ็นต และบานในชนบทมากกวา 90 เปอรเ ซนตมตี เู ย็นใชเครื่องทําความเย็นและเครอื่ งปรบั อากาศ 1 โดย รศ.บญุ ชดั เนติศักดิ์ คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภฏั ลําปาง 2551

6 สาํ หรับประเทศไทยมีโอกาสใชเ ทคโนโลยีเคร่ืองทาํ ความเยน็ และเคร่ืองปรบั อากาศเชนกัน โดยตูเย็นสมยั แรกตอ งนาํ เขา จากตางประเทศ ปจ จบุ ันอตุ สาหกรรมเคร่ืองทําความเย็นภายในประเทศสามารถผลติช้ินสว นอปุ กรณระบบทําความเย็นไดคอ นขางทันสมยั จงึ มกี ารผลิตตเู ย็น เครอ่ื งทํานา้ํ เย็น ตูแช และเครอ่ื งปรับอากาศ เพอ่ื จาํ หนายในประเทศและสงออกจาํ หนา ยไปอกี หลายประเทศ ประมาณวา ภาวะการดาํ รงชีวิตของคนไทยจาํ นวนไมนอยทั้งในเมืองและชนบทมตี เู ย็นใชภ ายในครวั เรอื น บานเรือนสาํ นักงานติดเครือ่ งปรับอากาศ รถยนตน ั่งสวนบคุ คล รถยนตโ ดยสารเกอื บทุกคนั ติดเครือ่ งปรับอากาศ รูปท่ี 1.8 ตูเย็นสมยั ใหมท่ีใชใ นครัวเรอื น เคร่อื งทาํ ความเยน็ และเครอ่ื งปรบั อากาศ 1 โดย รศ.บุญชดั เนติศักดิ์ คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภฏั ลําปาง 2551

71.4 บทสรุป มนุษยร จู ักวิธกี ารทําความเยน็ และใชประโยชนจ ากการทําความเยน็ มาเปนระยะเวลานานแลว มกี ารนําระบบการทาํ ความเยน็ จากวิธธี รรมชาติมาใชในการถนอมอาหาร ภายหลังจึงมีการประดิษฐคดิ คน เครอื่ งทําความเยน็ โดยนักวิทยาศาสตรเ พอื่ นําไปใชป ระโยชนในดา นตางๆ มากมาย ชีวติ ของเราปจจบุ ันจงึ เก่ยี วของมีสวนไดใชเ ครอ่ื งทําความเย็นอยางหลกี เลี่ยงไมได โดยเฉพาะยา งย่ิงประเทศไทยเราเปน ประเทศท่มี ีอากาศรอ นมเี ครอ่ื งทาํ ความเย็นตดิ ตง้ั ใชงานเปนจาํ นวนมาก การศกึ ษาเก่ียวกับระบบทําความเยน็ จะสามารถใชความรเู ขาไปจัดการซอม สรา งดัดแปลง และดูแลบรกิ ารระบบคําความเย็นใหมปี ระสทิ ธภิ าพไดคาํ ถามทายบท 1. สารเคมีตัวใดทีใ่ สล งในนํา้ แลวทาํ ใหอ ุณหภมู ิของนาํ้ ลดลง ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… 2. บอกประโยชนของระบบทําความเยน็ ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… 3. การขนสง นา้ํ แขง็ ระยะทางไกล ทําอยางไรนํา้ แข็งจงึ คงสภาพไดนาน ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… 4. จงเลา วธิ ีทาํ ความเย็นพ้นื บาน ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… 5. ชาวจีนโบราณทาํ ความเยน็ อยา งไร ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… เคร่อื งทาํ ความเยน็ และเคร่ืองปรับอากาศ 1 โดย รศ.บุญชดั เนติศักดิ์ คณะเทคโนโลยอี ุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภฏั ลําปาง 2551