空气压缩机

为钉枪提供压缩空气的空气压缩机
空气压缩机（Air compressor），一般简称为空压机，压缩机。为一种空气压缩设备，使用电动机或发动机（由电力、柴油或汽油等驱动），转动压缩机，将空气（其压强通常为1大气压（atm），约为1巴（bar））转换为压缩空气。
空气压缩机的用途很多。常见的用途是将压缩空气充入空气储罐内，以便后续使用。若压力超过设定上限值，会关闭空气压缩机，或是由过压阀释放过多的空气。若空气储罐的压力低于下限值时，会再开启空气压缩机，将空气储罐内的空气加压。
压缩空气中储存的压力能可以用在许多的应用中，例如作为气动工具的能量来源。空压机是工厂常见设备，也是高耗能设备之一，占工业用电比例约10%以上。
空气压缩机和帮浦不同，空气压缩机处理的是气体，而帮浦处理的通常是液体。

**分类**
空气压缩机可以依其输送气体压力分类：- 低压空气压缩机，其输送气体压力小于bar- 中压空气压缩机，其输送气体压力在bar到bar之间- 高压空气压缩机，其输送气体压力超过bar
空气压缩的方式有许多种，可以分为容积式（positive-displacement）或旋转动力式（roto-dynamic type）- 单段往复式压缩机- 多段往复式压缩机- 单段Rotary-screw compressor- 多段螺旋式压缩机- Rotary vane pump- Scroll compressor- Centrifugal compressor- 轴流式压缩机，常用于喷气发动机
另一种分类方式是以其润滑方式分类，油润滑式空压机以及无油式空压机。无油式空压机系统是较新技术的系统，不需要油以进润滑，重量比油润滑式空压机要轻，也更容易携带，但需要更勤保养。油润滑式空压机是比较传统的空压机，需要用油润滑马达，以延长压缩机寿命。其优点是比较耐用，而且不像无油式空压机那么需要保养。有些无油式空压机是用水代替油作为润滑用，也有些是无油无水式空压机。

**容积式压缩机**
容积式压缩机会使空气进入一个体积缩小的腔室中，以此压缩空气。只要其压力大于排出阀外的压力，排出阀会开启，使压缩腔室中的空气排出。
移动式单段空压机的内部构造- 活塞式空压机利用气缸内往复运动的活塞来压缩空气。活塞式空压机会有单向阀，在气缸进气行程里，让空气进入气缸，并且避免空气从单向阀外泄，另外有一个排出阀，在气缸压缩行程时，会将高压气体从排出阀排出，也会配合止回阀，避免高压气体在进气行程时再进入气缸。活塞式空压机可以是单段或是多段的，可能只有一个气缸，也可能是多个相同压力的气缸同时运作。多段压缩机的压缩比高，效率也比单段压缩机好，一般会用段间冷却（interstage cooling）来提升效率。
单段压缩机及二段压缩机的容量一般会用Standard cubic feet per minute（SCFM）及磅力每平方英寸（PSI）来表示，或是用每分钟标准公升以及巴（bar）来表示。有些压缩机的标示会用actual cubic feet per minute（ACFM），但较少见date=2024年8月，也有些仍标示立方英尺每分钟（CFM）date=2024年8月。只标示CFM是比较模糊的作法，因为没有对应的参考压力。- Rotary-screw compressor的容积式压缩是靠二个相配合的螺旋型螺丝来实现，当二个螺丝旋转时，会导引空气进入腔室中，且在螺丝旋转时，腔室体积会逐渐缩小。螺旋式压缩机可以是单段的，也可以是二段的date=2024年8月。- Rotary vane pump是在转子中开数个径向的槽，将数个叶片放在其中，可以在槽内滑动，并且叶片外缘和腔室内缘接触，叶片会引导空气进入腔室，并且使其体积变小。这类的压缩机可以提供高压的定量空气date=2024年8月。

**旋转动力式空压机**
旋转动力式压缩机（Roto-dynamic compressors）包括了Centrifugal compressor及轴流式压缩机。离心式压缩机是用旋转叶片使气体增加动能，再用固定通道使动能转换为气体的压力，轴流式压缩机是用旋转叶片使气体增加动能，再用固定叶片使气体动能转换为气体的压力。

**冷却**
由于气体的绝热压缩会使机体产生废热，压缩机需要冷却散热。一般而言会透过风冷或水冷散热，不过有些空压机（特别是旋转型空压机）会用油冷散热（之后再用风冷或水冷来为油散热）。冷却方式可以透过入口温度、环境温度、压缩机功率以及应用领域决定。没有一种压缩机是可以适用在所有场合的。

**应用**
移动式柴油动力空气压缩机，可以供应气动工具的动力
空气压缩机的用途很多，像是提供纯净的高压空气填充气瓶，提供纯净的中压空气供水面供给潜水者使用，提供中压空气给办公室以及学校建筑中的气动力HVAC control system装置，供应大量的中压压缩空气作为气动工具动力来源，像是jackhammer，填充高压压力容器，轮胎充气，也可以提供大量的中压压缩空气供大规模的工业制程（例如石化厂石油焦的氧化等）。
空气压缩机也常用在石油及天然气采集、采矿以及钻井应用中，作为Underbalanced drilling的冲洗介质，以及管道中的清洗用气体。
大部份的空气压缩机是活塞往复式压缩机、Rotary vane pump或是rotary screw compressor。非常大型的应用中会用到Centrifugal compressors，不过中小型的应用较常使用螺旋式、涡卷式及往复式空压机。

**动力来源**
空气压缩机可以使用不同的动力来源。一般最常会用汽油引擎、柴油引擎或是电动机驱动压缩机，不过在一些应用中也会用汽车引擎、Power take-off或是液压元件来驱动压缩机。
压缩机的功率是由HP（马力）以及CFM（立方英呎每分钟，进气量）来计算。压力容器的体积以及储存气体的压力即表示储存压缩空气的量。
在一些不易取得电力的应用，会使用汽油引擎或柴油引擎作为动力来源。引擎的缺点是噪音，以及需要通风将废气排出。若压缩空气是要供作呼吸用，驱动压缩机的引擎更需要通风。电动压缩机常用在生产线，店舖或是车库等可以持续供电的场合。常见的压缩机电源是110-120伏特或是230-240伏特。

**维护**
在非洲尼日尔路边轮胎维修店用的空气压缩机（于摩托车前的轮胎上）
为了确保空气压缩机正常运作，没有泄漏空气情形，需要定期进行维护保养。在空压机的整生命周期成本中，维护保养只占了8%。

**空气压缩机等熵效率**
空压机等熵效率（air compressor isentropic efficiency）越高，表示能源效率越好，越省电，越节能。根据美国Compressed Air and Gas Institute空压机效能检测报告，目前（2022年）市场技术，大马力油润滑螺旋式空压机，双段压缩螺旋式空压机之等熵效率，最高已达到95%以上。单段压缩螺旋式空压机之等熵效率，最高已达到86%以上。
空压机的整生命周期成本中，约有70~80%是在能源消耗上，因此使用高效率的空压机可以有效的节约能源。

**空压机制造商**
阿特拉斯·科普柯
*英格索兰
*神户制钢所
*Kaeser Compressors

**参见**
压缩机
*真空泵
*Free-piston engine
*气动力学
*气瓶

**参考资料**

**外部连结**
 容积式空气压缩机能效限定值及能效等级 date=20210712161326 - Compressed Air System Controls date=20220120140604 - Compressed Air Systems date=20220204170242 - 空压系统节能技术 date=20210717015951 - 空压系统效率改善 date=20210729142708 - 美国CAGI空压机效能检测报告 date=20220121211200 - 欧盟马达与变频器管制 date=20220606104522