科研實驗室常見的無油式空壓機種類
誠如前面幾篇實務分享內容所提到的，空壓機的壓縮機體型式種類相當多；以無油式空壓機來看，可以區分為家用DIY型的隔膜式 (或稱膜片式、搖擺式)、商用型的活塞式以及工業級的無油往復式與無油渦卷式空壓機。
科研實驗室最常見的是無油活塞式空壓機，這種類型的空壓機的馬達與機體通常是組合成一體式 (請參考下圖)，與工業級的無油往復式空壓機機體與馬達通常是分開的設計不同。
下圖兩台空壓機都是工業級的，馬達與機體是分開獨立的，通常透過讓馬達轉動時透過皮帶輪與皮帶傳動使機體跟著運轉；下圖的差異在於一般工業級無油往復式空壓機都是單段壓縮設計，而日本岩田TFP系列 (標準型) 與CFP系列 (靜音型) 機體是雙段壓縮且設計二段他力強制冷卻風扇設計。
商用型無油活塞式空壓機的設計並不適合持續供氣運轉，而是建議間歇性用氣的場合可以適用，通常是運轉負荷不能超過70%的工況，也就是說運轉30分鐘左右就需要停機休息15分鐘。主要的原因是因為其加工設計並不講究精度且活塞與汽缸設計採用簡易的型式 (請參考左邊工業級往復式活塞以及右邊的商用型活塞式活塞)，因此極為容易產生摩擦壓縮熱以及活塞氣缸間隙擴大而偏斜摩擦。
日本岩田無油渦卷式空壓機的基礎設計是以每年可以讓馬達啟動帶動機體運轉超過2,500小時為基準 (也就是說250個工作日的情況下，日本岩田無油渦卷式空壓機可以每日啟動超過10小時以上)，即使每年超過5,000小時也是可以的，但是就必須在規範的運轉時數下進行保養。
岩田無油渦卷式空壓機適用的實驗室場合
岩田滿足科研實驗室應用的優勢
日本岩田無油渦卷式空壓機 (或者說 日本岩田無油式空壓機) 對應科研實驗室主要在於滿足下列的需求規範：
- 壓縮空氣需要高潔淨的無油空氣品質。
- 空壓機運轉的噪音小於 55 dB(A) 以內。
- 空壓機需要能夠持續運轉且需要超過3小時以上的場合。
- 如果能夠佔地面積更小更好 (當然還是必須考慮維護保養空間與通風設計)。
岩田無油渦卷式空壓機適合的實驗室應用
在實驗室環境中，許多科學儀器和項目需要長時間提供潔淨乾燥空氣（Clean Dry Air, CDA）以確保實驗的精確性、設備的穩定運行以及避免污染。以下是一些常見需要長時間使用CDA的實驗室科學儀器和項目，結合相關背景和應用場景：
半導體製造與微電子研究
- 相關儀器：光刻機（Photolithography Equipment）、化學氣相沉積（CVD）系統、物理氣相沉積（PVD）系統、乾式蝕刻機（Dry Etching Systems）、晶圓清洗設備…等。
- 需求原因：
- 應用場景：
- 晶圓製造中的氣動驅動、表面清洗、以及光學元件的保護。
- 微電子實驗室中用於測試和封裝過程的氣體供應。
光電與面板製程
- 相關儀器：液晶顯示器（LCD）或有機發光二極管（OLED）製造設備、薄膜沉積系統、雷射干涉儀…等。
- 需求原因：
- CDA用於防止薄膜沉積過程中水分或微粒的干擾，確保顯示面板的高品質和一致性。
- 在雷射干涉儀等精密光學設備中，CDA用於吹掃光學元件，防止水汽或灰塵影響測量精度。
- 應用場景：
- 光電面板製程中的清洗、冷卻、以及氣動控制。
- 光學實驗室中保護高精度鏡頭或傳感器。
生化與製藥實驗
- 相關儀器：高效液相色譜（HPLC）、質譜儀（Mass Spectrometers）、氣相色譜（GC）、生物反應器（Bioreactors）…等。
- 需求原因：
- 質譜儀和色譜儀需要穩定的乾燥氣體作為載氣或吹掃氣體，以避免水分影響分析結果的準確性。
- 生物反應器需要CDA來維持無菌環境，防止微生物污染。
- CDA還用於藥物乾燥、包裝和儲存過程中的環境控制。
- 應用場景：
- 藥物研發中的成分分析。
- 生物實驗室中的細胞培養和發酵過程。
奈米技術與材料科學
- 相關儀器：原子力顯微鏡（AFM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、奈米壓印機（Nanoimprint Lithography）、分子束外延（MBE）系統…等。
- 需求原因：
- 奈米級實驗對環境的潔淨度要求極高，CDA用於吹掃樣品表面或設備內部，防止微粒或水汽干擾。
- 在SEM等設備中，CDA用於維持真空環境或作為氣動控制的氣源。
- 應用場景：
- 奈米材料合成與表徵。
奈米結構的加工與測試。
環境與化學分析
- 相關儀器：傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）、環境監測氣體分析儀、揮發性有機化合物（VOC）分析儀。
- 需求原因：
- 這些儀器需要乾燥空氣作為背景氣體或吹掃氣體，以消除水汽對光譜或化學分析的干擾。
- CDA確保長期運行的穩定性，特別是在連續監測應用中。
- 應用場景：
- 大氣污染物分析。
- 化學實驗室中的氣體分離與純化。
高精度實驗室設備
相關儀器：雷射器（Lasers）、光學顯微鏡、精密天平。
需求原因：
雷射器需要CDA來冷卻或吹掃光學元件，防止水汽或灰塵影響光束質量。
精密天平需要穩定的無塵環境，CDA可用於維持實驗室內的正壓和潔淨度。
應用場景：
量子光學實驗。
高精度稱重和計量。
其他應用
- 氣體純化與回收：在需要高純度氣體（氮氣、氧氣等）的實驗中，CDA系統與現場氣體製造機結合，減少對氣瓶的依賴，確保長時間穩定供應。
- 實驗室無塵室環境控制：CDA廣泛用於無塵室的氣動系統、環境正壓維持，以及設備的清潔和驅動。
- 食品與飲料實驗：CDA用於食品包裝、乾燥和品質檢測，確保無菌和無污染環境。
- 無塵室研發設備的氣動閥與氣壓缸驅動氣源 (Plant Air)。
- 儀器控制氣源 (Instrument Air)。
- 其他需要長時間供氣的實驗項目或科學儀器；例如：comminutor or granulating machine (造粒機)、Mini Spray Dryer (噴霧乾燥器)、生物晶片模擬測驗驗證、Nitrogen Generator (氮氣產生機) 或 Zero Air Generator (零空氣產生器) …等氣體製造的輸入原料…等。
結論
需要長時間提供潔淨乾燥空氣的實驗室儀器和項目主要集中在半導體、光電、生化、奈米技術、環境分析和高精度實驗領域。這些應用對CDA的純度、露點和穩定性有嚴格要求，常用吸附式乾燥機、無油空壓機和高效過濾系統來滿足需求。根據具體應用，可選擇符合ISO 8573-1標準的CDA系統，並與現有空壓設備整合，以實現高效、長期的氣體供應。
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