直接結合上流式氣化爐與史特靈引擎之生質能發電系統
林正乾 黃建堯
國立勤益技術學院資訊與電能科技研究所
摘 要
生質能源(biomass)是目前世界上被使用最多的再生能源之一，在未來的能 源市場也佔有相當重要地位，大多生質能源具有能源密度低和分佈廣的特性，
因此小型分散式生質能發電系統比一般大型集中式發電廠更具發展潛力，本研 究發展一套直接結合改良型上流式固定床氣化爐(modified updraft fixed bed gasifier)與史特靈引擎(stirling engine)之小型分散式固態生質能發電系統。本改 良型上流式固定床氣化爐主要是在氣化爐中的熱裂解區置入一內藏式燃燒管 (embedded combustor)進行完全燃燒合成燃氣(syngas)而產生高溫且乾淨的排 氣。氣化爐中的內藏式燃燒管則直接與史特靈引擎加熱端連結，並透過內藏式 燃燒管內所產生的高溫排氣去加熱史特靈引擎的熱端，史特靈引擎因冷熱端的 溫度差產生動力機械能，透過感應發電機(induction generator)自動地將機械能 轉換成電能輸出。在本研究中，電能的輸出須仰賴熱能的輸入，而熱能輸入則 與排氣的流量和溫度成正比。本研究的目的是直接結合本氣化爐與發電容量 25kW 的史特靈引擎，以測試本平台的可行性，並量測本平台是否可達到史特 靈引擎額定的電能輸出。
關鍵詞：史特靈引擎、上流式固定床氣化爐、生質能。
DIRECT COUPLING OF AN UPDRAFT GASIFIER WITH A STIRLING ENGINE TO PRODUCE POWER FROM SOLID BIOMASS FUEL
Jeng-Chyan Muti Lin Chien-Yao Huang Institute of Information and Electrical Energy
National Chinyi Institute of Technology Taichung, Taiwan 411, R.O.C.
Key Words: stirling engine, updraft fixed bed gasifier, biomass.
ABSTRACT
Biomass is the largest renewable energy source used in the world and its importance will grow only larger in the future energy market. Since most biomass sources are low in energy density and are widespread in space, small scale biomass conversion systems are therefore more competi- tive than a large stand-alone conversion plant. The current study proposes a small scale solid biomass powering system to explore the viability of the direct coupling of an updraft fixed bed gasifier with a Stirling engine. The modified updraft fixed bed gasifier employs an embedded combustor inside
the gasifier to fully combust the syngas generated by the gasifier. The flue gas produced by the syngas combustion inside the combustion tube is piped directly to the heater head of the Stirling engine. The engine will then ex- tract and convert the heat contained in the flue gas into electricity auto- matically. Output depends on heat input and the heat input is proportional to the flow rate and temperature of the flue gas. The preliminary study of the proposed direct coupling of an updraft gasifier with a 25 kW Stirling engine demonstrates that full power output can be produced by the current system. It was found, in the current investigation, that very little attention and no assisting fuel are required to operate the current system. The pro- posed system should be considered as a viable solid biomass powering technology.
一、前 言
植物行光合作用每年產生的生質能源約等同於 1000 億噸的煤熱當量，如此大量的生質能源超過世界每年能源 消耗的7 倍[1]，顯然生質能源在未來將扮演重要的角色。
此外新技術的開發也大大地增加生質能的使用效率，許多 能源發展的研究學者更預言生質能源在 2025 年時將佔全 球能源供給的四分之一[2]。生質能燃料有能量密度低與分 佈廣的特性，小型分散式生質能發電系統因此比大型集中 式發電廠更具發展潛力，小型分散式發電系統能就地運用 生質能源，而不需要額外的運輸費用將生質能源搬運到大 型的集中式電廠使用，因此小型分散式發電系統具有雙重 效益，除了能減低環境衝擊外，也可分散地供應當地居民 電能與熱能的需求，也不會有發展大型生質能發電廠的經 濟障礙。小型生質能發電系統必須具有設計簡單，且能完 全自動地運轉，並可彈性地應用多種類型的生質能源，才 能獲得市場的認同。
史特靈引擎是一種可利用多種熱源驅動的動力裝置，
當使用燃料燃燒產生熱源時，史特靈引擎也被稱為外燃式 引擎，作為一外燃式裝置，對運轉條件的需求因此較低。
美國STM Power 公司於 1989 年開發出的 STM PowerUnit 主要是以氣態或液態燃料為主的外部燃燒引擎，其從多元 燃料中吸收熱能，並在高效率且乾淨的條件下將燃料轉換 成電能。然而STM PowerUnit 成功的研究計劃[3-6]僅止於 使用氣態或液態燃料，以固態生質能轉換成電能的計畫 中，此史特靈引擎發電系統因為發電效率不佳，造成運轉 費用較高的問題，其中發電效率低主要是由於固態生質能 在氣化或焚化的過程中效果不佳所造成。此外 Sunpower 公司於 1995～2001 年期間陸續開發幾套小型自由活塞史 特靈引擎發電裝置(BiowattTM) [7-10]，其因有著完善的燃 燒系統而具備極穩定的運轉特性，使自由活塞史特靈引擎 能穩定的產生電能，但由於受限於自由活塞史特靈引擎的
特性，BiowattTM的發電容量開發卻未能有更多的突破，大 多約在1～5 kWe左右。
丹麥科技大學研究學者則於 1996～2001 年期間也陸 續發展出幾個小型史特靈發電系統[11-13]，除了逐漸增加 其發電容量外，並進行運轉性能的改善。丹麥科技大學的 研究遇到最大的問題有兩個，其一為生質能在進行氣化時 會產生大量的焦油與飛灰，不但會造成管道系統的腐蝕，
也會使熱交換器阻塞，且此焦油與飛灰非常難以清除，阻 礙了發電系統的穩定運轉。其二為由於生質能燃料的熱值 較小，故若要長期運轉時通常都需要輔助燃料或其它預熱 設備，才能使發電系統能長期且穩定地運轉。因此氣化過 程中合成燃氣所含的焦油(tars)和焚化過程中燃氣的飛灰 (unburned chars)阻礙了史特靈引擎與固態生質能燃燒爐的 整合。
本研究利用改良型上流式固定床氣化爐[14]發展本生 質能發電系統，主要是直接於氣化爐內燃燒生質能燃料產 生合成燃氣，再經由內藏式燃燒管不經過除焦的程序將合 成燃氣與焦油直接燃燒，透過管道輸送高溫且乾淨的燃燒 排氣直接加熱史特靈引擎的熱端，史特靈引擎因冷熱端的 溫度差而高效率地產生動力機械能，並透過一感應發電機 將機械能轉換成電能輸出，圖1 是直接結合改良型上流式 固定床氣化爐與史特靈引擎之示意圖，本直接結合改良型 上流式固定床氣化爐與史特靈引擎的平台只要氣化爐能穩 定地產生高溫且乾淨的排氣，便是一項可行的小型生質能 發電技術。
二、系統發展架構
1. STM Power 公司 25kW 史特靈引擎發電平台 史特靈循環引擎具有構造簡單與熱源彈性大的優勢，
成為可提供潔淨分散式發電的技術之一。STM Power 公司 已經成功地使外部燃燒引擎商品化十年，並且已經有技術
圖1 直接結合改良型上流式固定床氣化爐與史特靈引擎之示意圖
上的突破，設計與生產出多用途、可靠、有效率且具競爭 價格的史特靈循環引擎，在本研究中即是採用一 25kW STM Power 史特靈引擎。
STM 史特靈引擎是一種以氣體為工作媒介(working medium)的熱機，在本研究中，氫氣被密封於機器裝置內，
引擎的一端被加熱而維持在固定高溫狀態，而此熱源可以 從燃燒室內燃燒燃料或由外部加熱裝置中獲得。另一端則 藉冷卻保持在固定低溫狀態，工作氣體則來回流動在機械 裝置的冷熱端，使引擎的活塞動作，其主要是透過工作氣 體在熱端膨脹將4 個活塞(pistons)推至上部，且因工作氣體 於冷端被壓縮後，活塞往下移動，進而產生動力機械能。
並且使用一組曲軸及連桿與活塞連接後，即可將活塞之上 下運動轉變成旋轉運動，若配合發電機使用，即可有電力 輸出。此外再生器(regenerator)被使用在引擎的冷熱端之間 進而增加史特靈引擎之效率。
STM 史特靈引擎適用於任何熱源，如果持續在一定高 溫且足夠的流量下，就有足夠的能量能促使引擎穩定運 轉。此熱源可以從外部直接加熱 STM 引擎，亦可以從燃 燒各種燃料中產生。在本研究中氣化固態生質能所產生的 合成燃氣直接在氣化爐內之內藏式燃燒管中燃燒，產生足 夠的熱流量，提供STM 史特靈引擎熱源。
2. 改良型上流式固定床氣化爐
本研究是利用本研究團隊所設計的改良型上流式固定 床氣化爐燃燒固體生質能燃料所產生的熱源提供 STM 史 特靈引擎發電平台，本改良型氣化爐直接於爐內燃燒合成 燃氣且不需經過複雜的除焦程序，圖1 為本改良型上流式
固定床氣化爐被使用於目前研究之示意圖。在圖1 中，固 態生質能燃料從上方進料孔進入圓柱型的氣化爐內，底部 的排灰柵欄支撐著反應床，氣化爐內燃燒區所需要的空氣 是由一高壓送風機在爐床上面沿著柱狀面分散地向中心強 迫送入，在還原區與熱裂解區所產生的合成燃氣經由內藏 式燃燒管下半壁的孔隙進入燃燒管中。上流式氣化爐內之 內藏式燃燒管是合成燃氣排出氣化爐的通道，也是合成氣 化燃氣的燃燒室，合成氣化燃氣在內藏式燃燒管中與外部 引入的二次燃燒空氣混合並完全燃燒成高溫且乾淨的排氣 以做為熱能與電能的應用，此排氣的主要成分為CO2、H2O 與N2，過剩氧可以控制在很低的程度，排氣則不含焦油與 飛灰。
生質能燃料向下移動與氣化合成氣體逆流向上的方向 相反，並且通過乾燥區(drying zone)、熱裂解區(pyrolysis zone)、還原區(reduction zone)和燃燒區(combustion zone)，
生質能燃料在乾燥區被乾燥，在高溫缺氧的情況下，於熱 裂解區中被熱裂解產生易揮發的燃氣和固態的餘碳，乾燥 區和熱裂解區所需要的熱能主要由爐床燃燒區燃燒餘碳而 產生。在還原區中很多反應的發生與餘碳有關，還原區中 的CO2與H2O 被餘碳藉由 Boudouard 與 Water-shift 氣化反 應而還原成合成燃氣(CO 與 H2)，最後的餘碳則在爐底的 燃燒區中與空氣充分混合，直到餘碳完全燃燒成灰後掉入 底層的儲灰空間。
內藏式燃燒管是本改良型上流式固定床氣化爐獨特的 特色，內藏式燃燒管提供在氣化爐內部不經過除焦的程序 將合成燃氣與焦油直接燒掉，然而內藏式燃燒管的建立大 幅地增加了燃燒的強度，在氣化爐內的熱裂解區中，高溫
熱裂解區 合成燃氣
熱裂解區 還原區
氣化爐
史特靈引擎 二次燃燒空氣
氣化空氣
灰 燃燒區 乾燥區 進料口
冷卻水輸入 排氣輸出
排氣輸入 TC3 TCout
TCin
TC2
TC1
TCcwin TCcwout
冷卻水輸出
多功能電力表 煙道器分析儀
圖2 改良型上流式固定床氣化爐氣化木屑過程之實 照圖
排氣則持續產生與維持。高溫熱裂解區的建立增加了氣化 的強度，也使氣化過程更加穩定，圖2 為本改良型上流式 固定床氣化爐氣化廢木材過程之實照圖，圖2 的高強度火 焰顯示本設計的優異性能。
圖3 為火焰溫度或內藏式燃燒管排出燃氣溫度之歷史 溫度曲線圖，從圖3 中指出氣化爐與內藏式燃燒管的結合 能夠增加燃燒強度，且輸出排氣的溫度最高可達到 1320
℃ ， 輸 出 燃 氣 之 氣 體 含 量 成 分 則 利 用 Eurotron GreenLine8000 可移動式之煙道器分析儀量測，輸出排氣之 氣 體 含 量 成 份 經 測 量 顯 示 大 約 含 有 50~100ppm CO、
9.5~10% CO2和25~40ppm O2，從量測結果可知，本研究 所設計之氣化爐的確是可行的技術，並且能夠產生高溫且 乾淨的排氣。
3. 整合改良型氣化爐與 25kW 史特靈引擎
本 研 究 成功 地 整合 改 良型 上流 式 固 定床 氣 化爐 與 STM 史特靈引擎，主要就是將氣化爐內之內藏式燃燒管利 用法蘭直接連接至史特靈引擎的入口，圖4 為本生質能氣 化爐結合史特靈引擎之實照圖。在燃燒管內燃燒合成燃氣 產生高溫輸出排氣直接加熱史特靈引擎的熱端，接著高溫 排氣的熱能被轉移至動力或熱汽缸外的熱交換器，動力汽 缸內之工作流體（氫氣）因被加熱而膨脹而推動汽缸內的
圖3 火焰溫度或內藏式燃燒管排出燃氣溫度之歷史溫
度曲線圖
圖4 生質能氣化爐結合史特靈引擎之實照圖
動力活塞，經由滑塊(displacer)，工作流體被轉移至汽缸的 冷端，氫氣因被外部冷卻系統降溫而被壓縮，本研究採用 水冷系統來達到適當的冷端溫度。
本研究主要是利用固體生質能燃料的燃燒與史特靈引 擎之工作流體進行熱源的轉換，進而讓史特靈引擎產生動 力。為了獲得一個可接受的電能輸出與效率，輸出排氣的 溫度必須很高，而且為了使阻塞的問題減至最小，熱交換 器也需要有非常良好的設計。換句話說，在燃氣中骯髒的 成分和微小粒子的含量都必須很低，然而 STM 史特靈引 擎在熱交換器的設計上有著相對狹窄的通路，如圖 5 所 示。因為 STM 史特靈引擎熱交換器管路的間隔很小，因 此燃氣中可容許存在的粒子大小受到很大的限制，如果輸 出排氣中的微小粒子含量太高或太大會使得熱交換器完全 阻塞，燃氣的低粉塵含量是很重要的限制因子。
4. 電網連結
STM 史特靈引擎使用一併聯型感應發電機來進行發 電，因此本系統運轉只能採用與電網併聯的方式，換句話 說，本系統因感應發電機無法產生建立磁場所需之虛功率 (Q)，故必須與電網併聯，並從電網或市電中取得虛功率，
而當 STM 史特靈引擎進行發電時，則向電網或市電輸出
表一 STM 史特靈引擎能量平衡表 廢熱溫度
(輸入)
排氣流速 (g/sec)
電力輸出 (kWe)
廢熱溫度 (輸出)
壓力降 (kPa) 800ºC 1,000 46 677ºC 3.11 825ºC 1,000 48 699ºC 3.18 850ºC 1,000 51 722ºC 3.25 875ºC 1,000 53 744ºC 3.32 900ºC 1,000 55 767ºC 3.39 925ºC 855 55 770ºC 2.55 950ºC 770 55 778ºC 2.12 975ºC 705 55 787ºC 1.82 1,000ºC 633 55 791ºC 1.50
實功率。併聯型感應發電機最大的好處是操作與控制裝置 非常簡單，無需複雜之併聯盤與同步裝置，本發電機必須 經由三相△接480VAC 60Hz 或三相△接 380VAC 50Hz 電 路與電網併聯，輸出電力之電壓與頻率是電網併聯重要的 參考參數，因此我們採用一台480VAC/220VAC 降壓型變 壓器，將輸出電力之電壓從480VAC 降壓成 220VAC，進 而與台電電網順利進行併聯。
三、實驗說明
1. 生質燃料特徵準備
目前研究是利用多元生質能燃料去試驗本研究所提出 的生質能氣化爐結合史特靈引擎系統的性能，生質能燃料 的大小從5mm 的稻殼到 250mm 的松木塊皆可被使用，在 氣化爐的運轉過程中顯示，即使水分含量達55%的生質能 燃料仍能被使用，因此生質能燃料不需要經過乾燥處理過 程，不論生質能源的大小、含水量比重或灰份含量，本改 良型的上流式固定床氣化爐皆可以有效地利用。本實驗主 要使用建築廢棄木材為燃料，原料來自資源回收工廠處理 的建築廢棄木材，在資源回收廠中將金屬、玻璃和其他不 可燃的物質從廢棄物中分離，其餘之可燃廢棄物則被切割 成小於50mm 的木屑供本系統使用。目前研究所使用之生 質能燃料經測量，其平均熱值、含水量與灰份含量分別為 11723kJ/kg (2800kcal/kg)、22%與 1%。
2. 量測儀器與監視系統
氣化爐內（燃燒區、還原區、熱裂解區和合成氣燃燒 管）與史特靈引擎（高溫排氣的入口、高溫排氣的出口、
冷卻水入口和冷卻水出口）等溫度皆由高溫型熱電偶 (K-type thermocouple)所量測，流量則是使用皮托管(pitot tube)所測得，並利用 Eurotron GreenLine 8000 可移動式煙 道器分析儀去監視從氣化爐輸出之排氣，多功能電表則被 用來測量電力輸出之狀態，一套PLC-LabVIEW 監視系統 被設計與建構來自動地儲存同步的熱、電與流速等參數的
圖5 史特靈引擎熱交換器之實照圖
資料，以利研究人員進行分析與評估本發電系統的性能。
圖6 為本監視系統之架構圖。
3. 運轉過程
本研究的運轉首先在氣化爐裝滿生質能源後，生質能 燃料的底層以瓦斯槍點火開始進行氣化過程，約在15 分鐘 左右，內藏式燃燒管內之合成燃氣的溫度到達約 300℃，
此時，二次燃燒空氣開始被引入燃燒管的入口，並在燃燒 管內集中地燃燒合成燃氣，進而產生高溫且乾淨的排氣，
然後排灰流暢地向爐底柵欄落下。本系統在整個運轉過程 中，燃燒管能持續維持合成燃氣的穩定燃燒而不需使用任 何輔助燃料。
在目前的研究中，主要是從外部提供史特靈引擎的熱 源需求，因此史特靈引擎將無法控制外部熱源的輸入，只 能透過引擎的控制器監控引擎熱端的溫度，當熱端溫度到 達350℃時，引擎開始關閉電網接觸器(grid contactor)，並 且嚙合啟動發電機。當引擎加熱器達到 400℃時，離合器 開始啟動並連接發電機至引擎的傳動裝置，一旦發電機啟 動時，電網的頻率則開始調節引擎的速度。當頻率在50Hz 時，引擎的速度約是1500rpm。若在 60Hz 時，引擎的速率 約是 1800rpm。在正常運轉期間，熱端溫度達到 400℃之 後，引擎開始擷取熱能並且將廢熱轉變成電能，因此電力 的輸出須仰賴熱源的輸入，而 15Mpa 的引擎循環壓力與 750℃的加熱端溫度是本 STM 史特靈引擎的額定運轉條 件。但如果加熱端的溫度超過 800℃時，控制器將開始進 行引擎關閉程序。本 STM 史特靈引擎能自動地啟動、運 轉與停止而不需要任何開始或停止的信號。
本研究開發之系統在整個運轉過程中不需任何輔助燃 料，只有剛開始階段需要點火裝置來使氣化爐進行氣化過 程，其後在內藏式燃燒管內之合成燃氣的燃燒則是自行發 生，而其所產生之高溫且乾淨的排氣則將提高史特靈引擎 熱端溫度，當 STM 史特靈引擎開始運轉後，將能自動地 產生與電網相同頻率的電能。
圖6 PLC-LabVIEW 監視系統之架構圖
圖7 史特靈引擎加熱端入口與出口之歷史曲線圖
四、結果與討論
1. 熱能量測結果
本研究主要測試最近所提出之改良型上流式固定床氣 化爐直接與史特靈引擎結合之發電系統的技術可行性，連 續生質能燃料進料系統在目前初步的研究中尚未被完成。
在本論文中，所描述之實驗過程皆是以批次方式進行，約 進行二小時左右。圖7 為史特靈引擎加熱端入口與出口之 歷史曲線圖，由圖7 中可知，排氣入口溫度約為 980℃± 30
℃，而經加熱管從輸入排氣中擷取熱能後，輸出排氣溫度 下降至約790℃±20℃。
透過控制二次燃燒空氣流量開關，史特靈引擎入口溫 度被手動地控制在980℃±30℃，控制入口溫度在 980℃是 受到史特靈引擎熱端溫度的限制而不是氣化爐的能力，因 為氣化爐的氣化流率維持相當地固定，因此除了在剛開始 階段需要調整二次燃燒空氣外，其餘實驗過程中幾乎不需 再對二次燃燒空氣進行調整。輸出排氣的流量被量測估計 約為730 g/sec，冷卻水溫度則被控制在 30℃以內，而通過 史特靈引擎的壓力降被測得約為1.98kPa。
2. 電能量測結果
當加熱端的溫度到達 400℃後，引擎開始運轉，史特 靈引擎將從排氣中擷取熱能並轉換為電能，因此電能的輸
圖8 本研究實驗所量測之電能輸出歷史曲線圖
出須仰賴熱能的輸入，熱能的輸入則與排氣之溫度和流量 成正比，而15Mpa 的引擎循環壓力與 750℃的加熱端溫度 是本STM 史特靈引擎的額定運轉條件。根據 STM 公司所 提供的廢熱溫度變化之能量平衡數據顯示，最大的廢熱流 量為 1000g/sec，若流量超過 1000g/sec，通過加熱端的排 氣將產生較大的壓降，這會影響熱電轉換效率，而電能輸 出對流量最好的平衡比例如表一所示。
在目前的研究中氣化爐輸出之排氣即為引擎加熱端入 口之排氣，其溫度和流量分別地被控制在980℃與 740g/sec 左右，根據表一顯示，這些熱能輸入的比例已足夠讓本史 特靈引擎產生額定的電能輸出(25kW)。圖 8 為本研究實驗 所量測之電能輸出歷史曲線圖，然而從圖8 中顯示，其額 定電能輸出為24.5kW，與額定輸出相差的 0.5kW，其主要 是因為與電網進行併聯時，使用了一台 480VAC/220VAC 降壓型變壓器所造成的損失。
3. 整體性能評估
本氣化爐藉量測本氣化爐燃燒管排氣的溫度、成分與 流速可以決定本氣化爐的熱功率輸出到史特靈引擎加熱端 約為95kW，而本史特靈的總電能產出為 25kW，因此將總 電能產出∕熱能輸入可以知道史特靈引擎的發電效率約為 26%左右，本研究所測得的發電效率與史特靈引擎的最佳 發電效率約相差 4%，此差異主要是因為本氣化爐輸出排 氣的流量不是最佳流量所引起的。
煙道器 分析機
溫度感測器
多功能電力表 O2、CO、CO2、PM
、NOX、SOX、m‧
V、I、W、
WH、PF
生質能氣化發電系統
轉換器
通訊模組
RS-232
RS-232
PLC 溫度模組
監控電腦 RS-422
RS-485
資料擷取與計算
監視面板
資料儲存
歷史資料庫
LabVIEW 監控人機介面
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目前實驗證明本研究所提出之系統是一項可行的技 術，因為本系統能高效率地產生電能，且能在非常少的限 制條件下使系統維持穩定運轉，此外本改良型上流式固定 床氣化爐不需任何輔助燃料即可以高效率且無環境衝擊地 將固態生質能燃料轉換成高溫且乾淨的排氣，因此本系統 在經濟上的可行性是值得被期待的。
因為從史特靈引擎輸出的排氣仍然具有相當高的溫度 與熱焓，所以若結合廢熱鍋爐將能增加整體能源利用率。
另外在未來研究中，為了使本創新型生質能發電系統能長 期穩定運轉，將嘗試建立一套合適的自動生質能燃料進料 與排灰系統以能執行長期運轉的測試。
五、結 論
在本研究中，內藏燃燒管之改良型上流式固定床氣化 爐被成功地結合 STM 史特靈引擎進行發電，並以建築廢 棄木材作為生質能燃料去試驗目前所設計的系統。內藏燃 燒管之改良型上流式固定床氣化爐有足夠的能力將固態生 能燃料轉換成高溫且乾淨的排氣，而史特靈引擎則擷取此 高溫排氣中的熱能並自動地轉換成電能。本系統在運轉期 間幾乎不需要任何檢修與輔助燃料，而其額定的發電容量 為25kW，並將此電能電壓從 480VAC 轉換成 220VAC，與 台電電網進行併聯。因此本研究直接結合改良型上流式固 定床氣化爐與史特靈引擎是一項可行的生質能發電技術。
誌 謝
本研究承蒙工業研究技術院能源與環境研究所與國科 會 提 昇 產 業 技 術 及 人 才 培 育 研 究 計 畫 編 號 N S C 9 4 - 2622-E-167-008-CC3 提供研究經費完成本論文，謹此誌謝。
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2006 年 01 月 24 日 收稿 2006 年 01 月 26 日 初審 2006 年 05 月 12 日 接受
