日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機與氮氣產生機在科研實驗室零級空氣產生器應用

氣相層析零空氣

什麼是氣相色譜法？

氣相色譜法（GC）是一種用途廣泛、非常靈敏的化學分析技術，尤其適用于易揮發（易變成氣體）、加熱後穩定的樣品。例如殘留溶劑分析、血液酒精、代謝脂肪酸和濫用藥物分析。

在氣相層析分析儀中使用零空氣

零空氣在氣相色譜中最常見的用途是為檢測提供氧化氣體。例如，最常見的火焰離子化檢測器 (FID) 通過測量非常潔淨的氫/零空氣火焰的電導率來檢測樣品中是否存在碳氫化合物。

作為一種通用的碳氫化合物檢測器，良好的性能取決於除樣品以外的其他來源（如燃燒器供氣）是否存在殘餘碳氫化合物。因此，零空氣對於靈敏且可重複的 GC-FID 分析至關重要。

它是如何工作的？

氣相色譜法的工作原理是在色譜柱（通常是內徑較窄的長形中空鍍膜玻璃管）中分離化合物混合物。色譜柱內部塗有基質（固定相），含有混合樣品的氣體（流動相）通過色譜柱。

流動相（氣相）和固定相之間的分子相互作用不同，可根據物理和化學特性分離混合物。這使得不同的化合物以不同的速度通過色譜柱，從而將混合物完全或部分分離成不同的成分。色譜柱懸掛在精確控溫的烘箱中，可以優化執行時間和分離效果之間的平衡。

通過將液體混合物注入加熱的入口，將樣品轉化為氣體並導入載氣，從而進入色譜柱。從色譜柱流出（或洗脫）時，通過適當的檢測方法，如火焰離子化檢測、熱傳導，甚至質譜法（GC-MS），對化合物進行檢測。

不建議內置無油式空壓站零級空氣產生器

在極小的隔音罩空間內置無油式空壓站是我們不建議的，原因是不論是氮氣產生機或零空氣產生氣經常故障的是內置的空壓機。零空氣產生器的產氣量因品牌不同而不一樣，同時也可以提供無碳氫化合物空氣，為GC氣相色譜儀 FID、FPD、AES 和 NPD 檢測器提供氧化劑氣體。日本岩田無油渦卷式空氣壓縮機總成空壓站SLP07EED、SLP22EFD與SLP37EFD是該設備的核心，可確保為客戶提供經久耐用、便於維護的發生器。

零空氣的規格各家品牌多設計成可用于安捷倫、島津、賽默飛世爾或珀金埃爾默公司的常見氣相色譜設備。

產生不含有機污染物的持續氣流

  • 可以外置日本岩田無油渦卷式空壓站
  • 依據許多實驗室精密儀器的GC需求規格的碳氫化合物含量<0.1 ppm（以甲烷計)
  • 應確保低基線雜訊和最佳信噪比，以保證分析的靈敏度和可重複性
  • 可用於氣相色譜 FID、FPD、AES 和 NPD 檢測器的氧化劑氣體
  • 應確認需求的最小操作壓力為多少Bar壓力且每分鐘輸送的流量 ? mL / min.
  • 是否有內置零空氣儲氣罐或者是需要配置至少多少容量的儲氣罐
  • 空間利用上是否可以節省空間

無內置空壓機零級空氣產生器

高純度零級空氣發生器為GC氣相色譜儀 FID、FPD、AES 和 NPD 檢測器提供清潔穩定的不含碳氫化合物的氧化劑氣源。最高純度的空氣對確保低基線雜訊和最佳信噪比至關重要，可提高儀器分析的靈敏度和可重複性。

由於潤滑油、油脂或實驗室內使用的溶劑等環境來源，壓縮空氣源（通常是專用壓縮機或實驗室空氣系統）的氣源中可能存在碳氫化合物。位於其他設備附近的壓縮機，或來自汽車油煙等外部來源的壓縮機也需要去除碳氫化合物，以獲得最佳的儀器性能。

產生不含有機污染物的持續氣流

  • 碳氫化合物含量 < 0.1 ppm（以甲烷計)
  • 可用於有效去除碳氫化合物的高效貴金屬催化劑
  • 需求的最小操作壓力是多少 Bar ? 且需要的流量是 ? mL / min. ?
  • 建議出口安裝空氣過濾裝置去除小至 0.01μm 的微粒，以保護氣相色譜儀的電子壓力控制元件
  • 經濟、安全的零空氣源 – 無需人工更換氣瓶，也不會進入污染物
  • 催化劑加熱器管理十分重要且是主要成本構成元件，應考慮催化劑壽命，以及更換成本以降低運行成本
  • 結構緊湊、是否節省空間
  • 避免氣瓶品質批次間的差異
  • 無內置壓縮機 – 與日本岩田無油渦卷式空壓機 (站) 可以選型搭配

需要合適的壓縮空氣源嗎？

科研實驗室如果沒有建置中央供氣無油式空壓機系統，則可以選擇理想的日本岩田無油渦卷式空壓站。日本岩田SLP07EED的無油渦卷式空壓站是零空氣產生器的壓縮空氣理想來源。其超靜音不會影響通常的工作流程和注意力。這種無油隨插即用的壓縮機設備帶有集成式手柄，可提供最小的維護量和最大的靈活性。

  1. 無油
  2. 移動性強，結構緊湊
  3. 噪音極低

零空氣發生器在分析化學中的優勢

許多氣相色譜儀都需要零空氣源。零空氣可以由氣瓶提供，也可以由配備零空氣發生器的壓縮空氣源提供。與氣瓶相比，零空氣發生器的主要優勢在於

  1. 鑒於對儀器零空氣的要求相對較高，可長期降低成本。
  2. 降低因運送、處理和儲存高壓氣瓶而產生的風險。
  3. 消除不同氣瓶間批次間的重複性。
  4. 在長時間或通宵分析運行時，不會出現氣瓶耗盡的風險。
  5. 維護和人工作業要求低。

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日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機系統與氮氣產生機在LC-MS/MS 的應用

設備內部內置氮氣儲存罐

隨著新型氮氣發生器NM07和NM15的問世，日本岩田正在擴大其在分析應用領域的產品組合。NM系列氮氣產生器是已經有集中供氣系統的實驗室的理想選擇，或在使用處有清潔壓縮空氣源的情況下。

NM系列是為目前的LC-MS系統（液相層析/質譜）而優化的，這些系統越來越多地用於實驗室的分析設備。

由於設計緊湊，重量輕，NM07氮氣產生器可以安裝在工作台上或下方。高效的氮氣分離確保了總空氣需求的減少，同時確保了高純度氮氣的生產。這就降低了實際營運成本，減少了碳排放量。

HF-N系列可由實驗室空氣系統或單獨的空壓機氣源提供，例如日本岩田SLP系列無油渦卷式空壓機系統或Durr Technik無油式空壓站。

我們多年的經驗使我們能夠為您的實驗室開發獨特的製氮解決方案，包括諮詢、客製化和完整的安裝和支援服務。

高效的氮氣分離確保減少總空氣需求量，降低維護成本：

  • 氮氣發生器內部集成有氮氣蓄能器。
  • 經過驗證的多級空氣過濾和高品質分離膜可提高 N2 純度。

產品特點

經濟性與耐用性

  • 高品質的零件，可靠性極高
  • 在同行業中使用成本最低
  • 為關鍵應用提供可靠的N2 生成
  • 緊湊、節省空間的設計

創新與簡易使用和維護

  • 易於維護的設計
  • 連接多個單元以實現冗餘或容量
  • 針對現代LC-MS系統進行了最佳化
  • 即插即用，方便快捷

非常適用的應用場合

LC-MS儀器可靠耐用的氮氣源，包括：
藥品、獸藥和殺蟲劑的鑑定
研究和開發實驗室
化學分析方面應用
食品科學，例如測定食品中的丙烯醯胺

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科研實驗室最可靠的LC-MS專用日本岩田 ANEST IWTA 氮氣產生機

分析實驗室應用的連續供氮

日本岩田的高純度與各種流量的氮氣產生器推出超過20年，我們總代理日本岩田氮氣產生器的範圍，以滿足您的分析應用。

我們的NM系列與NPK系列氮氣產生器是實驗室的理想之選，在實驗室中，可靠且經濟的氮氣源是必不可少的，適用於所有實驗室，特別是在使用地沒有集中供氣的情況下。日本岩田設計將優質的無油渦卷式空壓站與最先進的控制和清潔過濾組件相結合，開發了適用於關鍵分析應用的產品。日本岩田NM系列在日本是針對目前分析實驗室中越來越多使用的LC-MS系統（液相層析-質譜聯用）而優化的。

由於其緊湊的尺寸，氮氣發生器可以放置在任何地方。使用最高品質的零件，結合我們的無油活塞壓縮機技術累積，確保了免維護運作和超長的使用壽命。反過來，這也反映在該類設備的最低使用週期成本。由於我們多年的經驗，我們能夠為您的實驗室開發獨特的製氮解決方案，包括諮詢、改造和完整的安裝以及售後服務。

產品特點

  • 市場上最低的總使用週期成本
  • 高品質的材料和低摩擦的無油技術帶來了極長的使用壽命
  • 針對現代LC-MS系統進行了最佳化
  • 緊湊的設計，便於在實驗室安裝

非常適合的應用領域 :

LC-MS儀器可靠耐用的氮氣源，包括：
藥品、獸藥和殺蟲劑的鑑定
實驗室藥物研究和開發，結構鑑定
化學分析設備的應用
食品科學，例如食品中的丙烯酰胺的檢測。

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日本岩田 ANEST IWATA 高純度氮氣在3D列印與光固化的應用

未來服務工業始終專注在壓縮空氣相關的應用，空氣壓縮機系統與其相關衍伸的氣體產生來源的對應也一直是我們精準應對客戶的需求，如何走向創業一開始就設定的GoOneAir整體解決方案，以及GoUseAir以租代購服務滿足讓客戶安心輕鬆地使用好的產品與系統服務的企業使命一直在我們心中！

在氣體產生機市場超過20年以上的領導品牌日本岩田Anest Iwata授權未來服務工業成為台灣獨家代理商將氮氣純度99.0%~99.9%的NM07、NM15介紹給台灣需要的客戶一種好的產品解決方案。

在生技醫療器材產業的數位化轉型發展過程，3D三維列印已經成為減法製造以及特殊形狀主要應用，更是需要特殊形狀加工的利器；三維列印製程中需要一定純度的氮氣讓醫療器材實驗室或工場的產品良率更好、讓整個營運更順暢，呼應了目前醫療器材數位化無可抵擋的浪潮衍生而出的3D列印技術應用。

氮氣用於固化製造中的3D 列印件

我們以牙科產業目前如火如荼的三維列印技術各項應用為例，最為其他產業應用的衍生說明基礎如下。

在牙科領域，3D 列印技術徹底改變了患者、牙醫和牙科技師的治療方式。這種數位牙科技術可直接在現場製作牙科夾板和假牙，通常只需一次治療，從而帶來更快、更舒適的體驗。透過使用3D 列印機，可以實現材料的精確和精細分層，從而大大節省材料、時間和金錢。

3D 列印在牙科的應用：

– 咬合夾板。
– 牙齒矯正夾板。
– 真空成型模型。
– 印模托盤。
– 臨時修復體。
– 鑽孔模板。
– 牙冠模型。
– 牙橋模型。

它是如何運作的？

– 節省清潔工作。
– 表面更堅硬、耐刮擦。
– 表面更光滑、貼合更精確。
– 減少殘留單體，從而提高生物相容性。

在創建數位牙模和電腦設計後，將其轉換為列印檔案並進行3D 列印。列印出來的物體在後處理裝置中進行自動清洗、乾燥和光固化。在固化過程中，氮氣被用作惰性氣體，以取代聚合室/光固化室中的氧氣。這確保了在表面固化時不會產生黏性抑制層，從而帶來多項優勢：

可靠性

氮氣產生器可確保不間斷的固化過程，無需更換氣瓶，實現全天候連續運行。

緊湊、安靜

氮氣產生器設計緊湊、噪音低，可輕鬆安裝到牙科診所設定中，不會造成乾擾。

節約成本

使用氮氣產生器後，與氣瓶、處理和輸送有關的營運成本大大降低，投資回報快。

便利性

只需按下按鈕即可輕鬆製氮，為後期固化製程提供方便、隨時可用的氮氣供應。

未來服務工業知道氮氣產生機(器)應該準備怎樣的壓縮空氣品質等級作為氣源輸入才能夠獲得最佳的氮氣純度，我們更知道如何才能避免因為氮氣產生機的吹洩Purge還能夠維持其他潔淨壓縮空氣的需求得到穩定供氣!

日本岩田氮氣產生機提供S1高純度氮氣源

未來服務工業獲得日本岩田Anest Iwata公司的認同授權成為氣體產生機解決方案台灣獨家代理，氣體產生機的前端需要高品質的日本岩田無油渦卷式空壓機、ORION乾燥過濾系統與Parker國際認證的精密過濾裝置作為潔淨乾燥的壓縮空氣源。

以往空壓機系統與氮氣產生機設備之間的紛紛擾擾可以讓未來服務工業為 客戶解決，不需要再因為三維列印技術產出的產品氮氣供應不順暢或純度不足造成良率不佳是氮氣產生器的問題？再讓光固化機或氮氣產生機廠商將問題推到空壓機系統廠商問題的問題？不管是誰的問題，最重要的是讓客戶能夠順暢使用製程設備且盡速完成最終客戶的期待!

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科研實驗室空壓機系統低壓化、無油化及分散配置

能源使用合理且有效配置以及滿足ESG/SDGs的環保再生循環的趨勢已經成為未來十年負責空壓機系統的廠務專家們必須面對的挑戰! 我們曾經發現過許多值得再深入思考不同觀念的資源使用的常見情境 :

  1. 空壓機系統為了某個部門小氣量的用氣需求，必須啟動大馬力的空壓機運轉供氣：某公司內部創業的部門約僅有400L/min @ 5 bar 空壓機風量的需求，但是夜間或假日使用的時候，卻必須啟動10,800L/min. @ 8 bar 風量的空壓機運轉供氣，實際上工廠沒人用氣時也會啟動運轉 (洩漏造成)。這種情況在中大型公司工廠尤其常見：1) 不同產品獨立的新事業單位或子公司部門仍舊仰賴母廠資源、2) 公司內部的研發單位或實驗室與工廠共用資源、3) 公司部分廠區連同公用設施出租給其他公司。
  2. 公司為了用氣佔比不到一半的製程或研發機器設備，必須將空壓機系統壓力提高至 9 bar 以上：北部某中大型工廠為了佔整廠用氣約10%製程用氣量的 8 bar (含) 以上 操作壓力需求，系統壓力設定為 8.2 bar ~ 9.2 bar操作壓力。實際上，該工廠的壓力需求分布大約是 8.0 bar ~8.5 bar 佔 9.7%、CNC加工機操作壓力需求5.5 bar ~ 6.8 bar 佔 53.2 %、吹掃以及氣動閥/氣壓缸用氣需求 4.5 bar ~ 5.5 bar 約佔37.1%。
  3. 採用有油式空壓機加裝多重過濾系統提供製程潔淨乾燥壓縮空氣：高科技廠房許多製程設備會安裝在設計為無塵室的環境，或者是密閉空調空間的環境；有油式空壓機安裝多重過濾裝置並無法確保油氣被輸送到現場 (經常情況是現場發現油氣再通知廠務人員處理；請參考下列照片說明) ，在風險控管上除了不利於製程潔淨空氣的管控，對於廠務人員職安 (請參考下下圖照片) 與密閉空間工作人員健康都隱含風險。進一步來看，法規對於含油物質的排放越來越嚴謹，耗材與處理的成本將會越來越提高。

空壓機系統無油化趨勢

國際高率效過濾器仍不保證一定期間效率

有油空壓機須增加許多額外管理 (油路與環安)

紅字屬於有油式空壓機較無油式空壓機多出來的零件部品 (以螺旋式為例) …

小功率系統無油化的趨勢正在發生…

油水/廢棄物環保法規將還原總持有成本

除了上圖提到的潤滑油路及冷卻系統所需要的零件部品之外，歐盟在西元2026年將針對產品服務的碳排放量課徵碳關稅讓環境成本扭曲的部分還原 (請參考下表 潤滑油每公升約當碳排放量為1.09ekgCO2。以1台100馬力有油螺旋式空壓機來分析，使用2~3桶不等的潤滑油量、有2,000小時~6,000小時…等不同壽命更換頻率。以國產最常見的每3,000小時更換潤滑油、每次更換2.5桶 ( 50L ) 加上容易油耗補油10L，每台100馬力有油螺旋式空氣壓縮機每年碳排放量為65.4ekgCO2。

此外，從排放的冷凝水含有潤滑油，從已經制定法規規定以及未來各國法令規章上來看，必須先將含有潤滑油的冷凝水做油水分離的處理，並且定期更換油水分離器相關耗材，並付費請廢棄油品處理的環保業者進行處理。一般廢油處理的相關規定如下 (環保和健康)：
1.嚴禁將廢油直接排入水溝倒入土壤，以防污染環境。
2.廢油廢液專桶收集，再交由政府許可的回收商回收，切不可亂倒。
3.皮膚過敏者或劃擦傷者，應避免直接接觸潤滑油。
4.切勿穿著油跡滲透的衣物，不可將被油污染的碎布置入袋中。
5.不可用污濁布碎抹去皮膚上的油跡，以防碎布藏有金屬屑可擦傷皮膚引發感染。

空壓機系統壓力低壓化

我們經常發現客戶一段時間之後就想要提高空壓機系統的壓力，或者是就會提出想要增加空壓機馬力數的要求；實際上空壓機壓力每提高 1kg/cm2G 會多耗 7﹪~8﹪的耗電度數，沒有進行分析就提高系統壓力或者增加空壓機的馬力數很容易治標不治本，造成長期用電浪費。

最好的方法是能夠了解單位內所有耗氣設備的 需求操作壓力 (Working Pressure)、需求流量 (Flow)以及作動工況 (平穩耗氣、瞬間幾秒耗氣很大、耗氣圍用停用停 或者 只持續使用幾分鐘格很久以後才再會耗氣)，然後分析各種設備壓力需求的佔比。

瞭解使用需求之後我們會建議使用者針對現有空壓機系統的總耗氣流量與系統壓力確認各部分空壓管徑的合理性，當然也不能放過洩漏點的偵查。針對壓降與洩漏偵測，由於壓力感測器與能源監控平台的普遍化，也可以在每個管路節點安裝壓力感測器與流量計，了解壓降、洩漏點與洩漏量。真的是因為設備增加或製程改變而讓用氣需求量無法以增加不耗電的空氣桶緩衝克服時，或者是根本上就是已經超過基礎負載設計時，再來增加耗電的空壓機才是較好的方式。

系統低壓化局部增壓策略

如果壓縮空氣需求的操作壓力 (Working Pressure) 壓差超過 2 bar 以上且較高壓力與較低壓力比重上相當，再用氣量具有一定流量數值以上 (流量越大越需要，可以採用ROI投資報酬率模式評估)，則通常會有建議高壓系統與低壓系統分系統的設計。

但是如果80%都是4.0~6.0 bar，只有20%以下需要8.0 (含) 以上操作壓力，這時候需要高壓的局部可以利用增壓機系統來提供，藉以讓整個空壓機系統的壓力維持在5.0~7.0 bar 而大大節省14% (含) 以上的假性需求浪費。請參考下列我們實際在客戶端設計安裝的局部增壓系統。

多數系統操作壓力是集中供氣前提下妥協的結果
由需求反向逆推可以得到更好的節能減碳
實際現場安裝場域照片(系統低壓化局部增壓)

分散式配置滿足營運彈性與節能

空壓機系統電費浪費之中有一項極大的項目是洩漏 (Air Leakeage) 平均約佔整體電能浪費25% 左右 (請參考下圖)，洩漏這個浪費能源的因素與上面提到的局部增壓有交互作用；同樣的洩漏口徑，系統壓力越高則洩漏的流量越多。

洩漏也會與作業區域的運作時間息息相關，在一般沒有作業的區域可以關斷空壓機系統氣源供應的話，可以大大節省不容易察覺的管路或機器洩漏損失。當然隨時監控找到洩漏點防止洩漏作改善是根本之道 ，但是如果能夠在不需要用氣的時候分區關斷氣源，實務上也是重要的節能作法，甚至更貼近節能執行上做得到的手法。因此，我們接下來談一談在日本現在有許多企業工廠在推廣的空壓機系統分散式配置做法。

為何空壓機系統採用分散式配置?

台灣早期接受美援，因此發展初期大多數接受美國的空壓機系統集中配置的設計概念，因為美國大大物博所以有其發展設計的背景因素；當然集中配置也有它的優點如下：

  1. 大馬力數空壓機較小馬力數空壓機同樣能效等級，能效高出約10～13%(馬力數差異越大越顯著)。
  2. 集中供氣管理上可以採用基礎負載加上變動負載管理(傳統定頻空壓機(乾燥機)+變頻空壓機(乾燥機)，加上聯控模式可以節省10～20%能源。
  3. 產品生產屬於連續性生產製程且持續運轉時間長者適合此種配置模式。
  4. 公司的營運模式在意的是高度功能別專業分工，產線部門被要求專注在產品品質與良率者，產線的支援系統責任屬於工務或廠務部門者，適合此模式。(營運模式策略的選擇)

日本由豐田汽車開始反思這樣的設計優缺點，如果要滿足節能與自主管理應該怎樣可以達成節能減碳最適化的系統設計? 它們發現：

  1. 集中供氣系統空氣管路長，容易壓降大必須加大配管管徑，管路配置成本倍增，管子續、彎頭及三通接續點多，而台灣地震多造成無法管理的洩漏佔能耗25～30%。
  2. 空壓機房位置走管線往往會經過許多不需壓縮空氣部門造成管損加大。
  3. 不是所有製程都需要高品質空氣，或說可能只有部分製程需要高品質空氣；也不是所有作業區域都需要較高操作壓力的壓縮空氣。
  4. 大馬力空壓機停擺整廠停線風險提高；復原調度機器困難，新機交期長。
  5. 大馬力/大系統啟動電流大，契約容量可能受影響；噪音防制也不容忽略。
  6. 各部門上下班時間不一致，無法下班就關部門的空壓機系統，機房低頻負載，空壓系統耗能相對多15～20%。空重車頻繁機器電氣元件易故障。
  7. 空壓系統責任屬於廠務人員，較無法結合生產部門品管經營圈，機器一、二級保養易疏忽。
  8. 製程改善或改變重新Layout、或災害發生復原難度高。

集中供氣系統走向過渡模式到完全分散式配置

結合營運達到變形蟲組織的績效運作模式更需要這樣的管理方式，這也是為什麼日本企業工廠越來越走向三個重要趨勢的節能減碳手法：

  1. 無油化
  2. 系統低壓化局部增壓
  3. 分散式配置

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日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機在科研實驗室空壓機系統的運轉實況

科技廠辦空壓機或實驗室空壓機最重要的特性第一優先是 安全性，第二個重要特性則是穩定耐久，而持續節能是相當重要的因素，更重要的是能夠為維護科學家與研發工程師或研究助理RA的運轉噪音。運轉噪音不只影響到實驗室科學家、研究助理或研發工程師的身心健康與專注度，也影響與鄰居企業員工的和諧關係!

我們嘗試將實績客戶日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機系統實際運轉狀況提供各位實際體驗的影片：

分別是廠辦空壓機 (工業級國際無油認證)一馬力、三馬力以及五馬力實驗室常見空壓機的運轉噪音與運轉狀況如下。

岩田一馬力無油渦卷式空壓機

岩田三馬力無油渦卷式空壓機

岩田五馬力無油渦卷式空壓機

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珍愛我們的故鄉_從落實ESG/SDGs開始

未來服務工業 GoUseAir Service 產品服務化 PaaS ? 與買斷設備哪一種有利財務彈性?

台灣在2010年左右開始推動四業三化，並成立基金會推動循環台灣經濟，其中產品服務化Product as a Service (PaaS) 是一項推動台灣社會資源耗費減量的重要項目。在產品服務化的部分，政策的推行架構如下圖所列示，筆者也參與該基金會許多國際與國內推廣以及示範場域活動而受益良多。

資料來源 : 循環台灣基金會

什麼是產品服務化?

各位有沒有發現以前買一台大同電鍋可以用上十幾年甚至二十幾年？那個年代各種產品製造工廠的產量自動化程度不高因此產能有限，加上經營者的理念有著產品應該要能夠陪伴使用者Durable for a Lifetime概念以及愛惜物命的哲學，所以非常耐用也非常節省地球資源，台灣國產空壓機第一代創辦人也多是這樣的心情辦企業以及設計產品。

工業高度自動化之後，產能供過於求，產品設計被要求縮短使用年限來加速客戶的汰舊換新，來增加客戶的採買數量；許多產品甚至被要求只要滿足保固一年就能夠交差，加上沒有從源頭設計可回收再利用的材料，地球資源高度耗用！同樣的產品使用壽命縮短超過一半以上而使用的資源被擷取枯竭。可惜，許多國內外空壓機品牌也陷入這樣的惡性循環，甚至掉入中國大陸砍價以及低成本概念的錯誤理念，產品耐用度與可靠度大幅衰減。身為循環台灣基金會的紛絲，我們想要透過該基金會費盡心力配合政策製作的產品服務化，協助政府與基金會推廣，請參考何謂"產品服務化"。

資料來源 : 循環台灣基金會

產品服務化指的透過產品系統當作載具提供合乎客戶要求的壓縮空氣品質、壓力以及需求流量或者運轉小時或者天數給客戶，提供快優服務並收取合理的費用維持服務客戶的基礎，而不是賣空壓機以及乾燥機等設備裝置給客戶。

買斷擁有真的比產品服務化划算?

重資產投資與輕資產投資的營運彈性差異

近幾年由於新冠疫情的影響，當然有些生醫製藥行業因為和防疫與疫苗有關而獲得灌頂，但是大多數的企業經營卻面臨了極端嚴峻的考驗；有企業家直言，未來的經營環境將面臨地緣政治、流行病、技術、能源與金融環境的變數而變得更多變！

假設有兩家相同行業的公司都經營工廠，每年營收5,000萬元，稅前息前毛利同樣都是500萬元 (假設公司所得稅20%)。

A公司籌資自有資金5,000萬元沒有貸款建廠與營運工廠，投資1,000萬買土地, 投資1,000萬建自己的廠房，投資1,000萬採購機器設備，手頭上剩餘資金則作為支付每個月營運資金100萬之用。

B公司籌資自有資金4,000萬元以及貸款1,000萬建廠與營運工廠，建廠租用相同坪數大小的土地廠房每個月支付10萬元, 租約20年；長期租用相同機器設備合約
(租金含維護保養費用) 8年96期每個月支付15萬元；銀行貸款每年利息30萬元，而剩餘的資金作為支付每個月營運資金100萬之用。

股東權益投資報酬率(ROE)

A公司股東權益報酬率 = 稅後淨利400萬元 / 股東權益5,000萬元 x 100% = 8.00%

B公司股東權益報酬率 = 稅後淨利370萬元 / 股東權益4,000萬元 x 100% = 9.25%

適切的財務槓桿有助於投資報酬率的提升。

現金流量(一年後)

A公司現金流量 = (資本5,000萬–土地1,000萬–廠房1,000萬–機器設備1,000萬) – 營運資金100萬/月 x 12個月 + 稅後息後淨利400萬 = 1,200萬

B公司現金流量 = 資本4,000萬–土地廠房租金10萬/ 月 x 12個月–機器設備租金15萬/月 x 12個月–營運資金100萬/月 x 12個月 + 稅後息後淨利370萬 = 2,870萬

現金流量(疫情第一年; 假設營運資金需求皆降為70萬)

A公司現金流量 = 資金0萬–營運資金70萬 x 12個月 + 稅後息後淨利240萬 = -600萬

B公司現金流量 = 資金1,010萬–土地廠房租金10萬/ 月 x 12個月–機器設備租金15萬/月 x 12個月–營運資金70萬/月 x 12個月 + 稅後息後淨利210萬 = 80萬

重資產投資與GoUseAir長期租用保留現金流量

姑且不論B公司是否有撐過疫情迎接市場回溫而存活下來的情況，可以確認的是重資產投資的A公司在第一年就面臨資金緊迫存活的挑戰；或許可以說就將部分廠房土地或機器設備賣掉，但是可能會影響營收；或者說土地廠房脫手的確不易，而機器設備出售則面臨景氣不佳脫手不易之外，也面臨舊設備折價的問題…。

GoUseAir以租代購增加營運財務彈性

面臨類似新冠疫情的情形，或者說業務緊縮的情況，採用GoUseAir長期租用服務方案的客戶可以要求大機換小機降低租金費用來彈性應對；當然日後渡過疫情, 也可以要求小機換回大機來應對日益增加的業務榮景。最重要的是，GoUseAir長期租用服務方案不需要一次投入較高的資本支出以及後續的維修保養費用，維持良好的現金流量營運彈性，通過類似新冠疫情的營運壓力測試！

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珍愛我們的故鄉

科研實驗室空壓機系統集中供氣方案

科研實驗室 (包括：新藥實驗室或半導體研發中心) 所需要的壓縮空氣主要應用在許多方面，而這些科研用精密儀器設備需要潔淨乾燥的空氣，以免油氣堵塞精密部品或者水氣造成實驗效果打折，例如：

  1. 發酵槽。
  2. 光學桌、層析儀、曝氣槽、萃取設備、細胞蒐集、微生物檢測、空氣採樣…。
  3. 測試包裝機、二極體檢測機、LED檢測機、封裝設備、雷射加工機…。
  4. 其他各種精密儀器設備，諸如：造粒機…。

潔淨壓縮空氣(Clean Dry Air)系統的構成

構成科研實驗室空壓機系統的載具

科研實驗室空壓機系統的能源管理系統

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珍愛我們的故鄉_從落實ESG與SDGs開始

多模組無油渦卷式空壓機服務保養時間跨距與成本解析

最近接到南部一家客戶要求到其空壓機房檢測其無油式空壓機，想要瞭解是否需要做任何保養以及機器狀況；由於當初建置是由機電工程公司統包，工程結束之後並沒有專業服務廠商跟上做定期巡檢與保養，我們只獲得該設備已經運轉四年多且全年幾乎沒有停機，只有少數時間讓兩台 15HP 的無油往復式空壓機的備機啟動運轉避免長時間沒有使用產生問題。

原先獲得的訊息是 30HP 水潤滑無油式空壓機乙台搭配兩台 15HP 無油往復式空壓機 (較老舊的備機)，當我們抵達客戶機房時發現實際是一台幾年前跟著工程整包進來的 岩田多模組無油渦卷式空壓機 一台 (為確保客戶現場照片保密，以下8模組無油渦卷式空壓機並非客戶機器)。

各種類無油式空壓機機體服務保養跨距比較

如果我們以本案例中的30hp無油式空壓機做比較基準，針對各種類 (乾式多模組無油渦卷式、水潤滑單螺旋式以及乾式雙螺旋式空壓機) 來做比較，我們大約就可以看出各種類無油式空壓機的主要保養費用_更換無油式機體的服務跨距時間長短與平均年費用了。

在此之前我們必須特別說明，無油式空壓機機體使用壽命達到一定時間 (當然必須參考客戶使用環境狀況條件) ，國際歐美日品牌的做法是更換機體，主要原因是大修機體後並無法確保能效與實際產出風量。國內許多品牌或服務修理商提出可以針對無油式機體大修更換軸承…等作法，除了無法保證大修後的能效或實際排氣量之外，後續的使用壽命也是無法保證的 (通常保固半年) ，因為以我們代理服務的日本神鋼螺旋式空壓機而言，軸承的型號與排列順序都是有一定要求且會影響機體使用壽命的 (低油耗螺旋式為例)。

岩田多模組無油渦卷式空壓機機體更換

這邊特別註明日本岩田係因為其機體壽命是業界最長的 ≧ 30,000小時，與國際其他品牌的20,000小時以及國內品牌宣稱的確保 ( ≦ ) 20,000小時情況不一樣，因此特別註明此處的比較是本次客戶的品牌機型為比較基礎。我們看看該台空壓機實際的運轉狀況數據如下：

總運轉時間 (照片左上角) 29,611 小時、各機體模組運轉時間12,602小時；四年多整機運轉將近 30,000 小時，平均一年空壓機任何一個模組啟動運轉時間約 7,000 小時。由於岩田多模組無油渦卷式空壓機機體模組設計採用均等磨潤設計，也就是說每個模組的啟動運轉時間會由控制器紀錄並確保運轉時間差異小於1小時，機體模組運轉時間達到 30,000小時 (含) 以上需要進行機體更換保養。

以上面的實際運轉工況計算，在現場設備沒有在增加用氣量的情況下，預估機體更換時間會是在10~12年左右。國際品牌無油渦卷式空壓機機體更換約在6~7年左右更換機體，而台灣國產品牌由於剛第二次上市 (2016年第一次上市，2018年第一次下市) 而與大陸品牌相同暫時無法評論。

但是針對無油式空壓機來看，無油渦卷式空壓機的能效與風量雖然較無油往復式佳；不過相較於無油螺旋式空壓機，雖然 25HP 以下能效無油渦卷式優於無油螺旋式，但是排氣量的確是比較小，這點也是必須承認的。

另外一點是多模組無油渦卷式的優點是只要多1到2個模組就能夠不需要像單機體空壓機一樣需要額外備機，但是請留意一點就是如果規劃的多模組無油渦卷式空壓機面對規劃需求風量會使用較多模組，或者說能夠休息待機的模組越少，總運轉時數與各模組運轉時數會越接近，當然上述的優勢就會變得不是那麼明顯，這時候乾式雙段無油螺旋式空壓機的優勢就會相對變明顯了!

資料來源：工研院研究報告

水潤滑無油螺旋式空壓機機體更換

水潤滑無油螺旋是空壓機有三類，第一類是以日本三井為代表的單螺旋水潤滑無油式空壓機，其機體更換壽命是運轉啟動時間 (不論空重車) 約為48,000小時；另一類是目前在國際上由Refcomp集團開發出來的雙螺旋水潤滑空壓機 (不帶齒輪) ，其機體更換壽命是運轉啟動時間 (不論空重車) 也是約為36,000~48,000小時各家不等。

第三類是目前台灣與大陸的品牌，為節省機體開發成本針對不同壓力或馬力數使用相同Frame的機體，採用增速齒輪設計，宣告可以針對機體做大保養半永久使用 (尚未得到驗證其修理後效率與風量狀況)；但是由於齒輪箱油如何確保不滲入機體壓縮腔內部一直是國際品牌只有少數能夠有的技術，防止齒輪箱油滲入機體的技術可靠度有待確認。通常其機體更換軸承等大保養時間宣稱約為 18,000 ~ 20,000 小時不等。

如果以上面的客戶案例的實際運轉時數為基礎，且先以運轉時數而不以幾年先到者來看，水潤滑無油螺旋式空壓機機體更換 (或者是大保養) 如下：

  1. 日本三井單螺旋水潤滑：約 6.5 年左右需要更換機體。
  2. 國際品牌雙螺旋水潤滑：約 5 ~ 6 年左右需要更換機體。
  3. 大陸與國產帶齒輪雙螺旋水潤滑：約 2.5 年左右需要做機體大保養，但是無法確認機體能效與實際排氣量，也比較無法確認齒輪箱油不會滲入壓縮腔體內。

乾式無油螺旋式空壓機機體更換

乾式無油螺旋式空壓機也是有區分成兩類，第一類是雙段設計，第二類是單段設計 (能效較差)。目前乾式無油螺旋式空壓機主要是以歐美日品牌為主，因為乾式壓縮的技術層次相對較高且雙段控制齒輪組潤滑油不滲入機體壓縮腔的技術也有各種專利與技術能量，只有少數國際品牌能夠設計生產機體。

乾式無油螺旋採用單段 (一級壓縮) 設計在低壓 3 Bar (含) 以下是不錯的想法，但是如果要產出壓力更高的壓縮空氣氣源，會因為非接觸壓縮過程壓縮比過高而產生回漏大大降低壓縮效能，由於本案例係需求 6 ~ 7 bar 操作壓力 ，所以我們以乾式雙段螺旋式空壓機為主要說明標的提供比較如下：

  1. 日本神鋼乾式雙段無油螺旋式空壓機 (請參考下圖)：第一段機體運轉使用小時數為 72,000小時 (含) 以上，本案例約10年更換第一段機體；第二段機體運轉使用小時數為48,000小時 (含) 以上，本案例約6.5年更換第二段機體。
  2. 其他歐美日國際品牌乾式雙段無油螺旋式空壓機：第一段機體與第二段機體運轉使用小時數均為48,000小時 (含) 以上，本案例約6.5年更換兩個機體。

看起來好像日本神鋼乾式雙段螺旋式空壓機第二段機體與日本三井水潤滑單螺旋式空壓機更換機體壽命時間差不多都約6.5年，其中最主要需要留意的是水潤滑單螺旋式空壓機機體需要較穩定的壓力供應工況與合格潤滑水水質，如果選型不佳或者用氣壓力工況起起伏伏則容易讓機體電木磨耗較大 (水潤滑單螺旋多是如此) 而讓效能有較大幅度衰減，而如果採用的水質不佳 (例如 : 部分地區抽用地下水供應工廠用水) 則機體壽命也會縮短。不過整體而言，日本三井水潤滑單螺旋無油式空壓機相較於其他大陸或台灣品牌壽命還是好很多。

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珍愛我們的故鄉 _ 從ESG與SDGs著手

為何商用型往復式空壓機只適用對應實驗室單一台輕負荷精密儀器設備？

最近與採用商用型無油往復式空壓機供氣給整個實驗室使用的客戶交流，客戶對於其去年購買的商用型無油往復式空壓機噪音越來越大的問題感到困擾；其實客戶通常無法衡量風量的狀況，要不然應該也會同時感受到風量衰減的情況，而還以為是自己的管路洩漏 (部分原因當然也是因為管路洩漏)。我們如果單純從商用型無油往復式空壓機的使用指南就能夠發現，該類型空壓機運轉20~40分鐘後必須停機15~30分鐘 (多數大陸製機體馬達採用鋁鍍銅馬達绕組情況會變更差) 讓機體溫度冷卻後才能再繼續啟動運轉使用，見下表。

我們想要先用工業型往復式空壓機機體結構，簡單地方式來說明為何無油往復式空壓機運轉一陣子之後噪音會越來越大？風量會越來越小？然後再進一步比對工業型往復式與商用型往復式的差異，了解商用型往復式衰減的情況又會比工業型往復式更大的原因，就會吃到為甚麼商用型無油往復式空壓機適合對應單一台實驗室精密儀器設備，而岩田無油渦卷式空壓機與無油往復式空壓機則適合實驗室或藥廠或IC品質設計驗證中心集中供氣配置的方案。

工業級無油往復式空壓機的磨損影響

工業級往復式空壓機的活塞連桿組立

無油往復式空壓機體運作原理

當活塞連桿組立透過皮帶輪及皮帶與馬達皮帶輪及馬達傳動，運轉的時候就會像上圖一樣讓活塞 (有活塞環與壓縮環) 與氣缸壁上下作動壓縮吸入的大氣，並產生壓縮空氣。但是隨著壓縮熱的高溫與活塞氣缸壁的磨損，活塞與氣缸壁之間會產生間隙，如下圖。

當間隙產生之後，活塞與氣缸壁還是會持續上下來回作動運轉，可是間隙會越來越大，到達一定程度如果沒有維護保養，就會讓活塞與氣缸壁上下來回作動的時候變成不是垂直上下作動，而是活塞變成傾斜吃到兩側氣缸壁的孤邊，上去與下來時吃到的孤邊會反過來，而會產生金屬局部碰撞的狀況，噪音會越來越大，如下圖。

另外一方面，隨著活塞與氣缸壁的間隙越來越大，打算往上壓縮至排氣閥排出風量的部分壓縮空氣會沿著間隙回漏到下方的曲軸箱，壓力越大與間隙越大都會讓回漏越來越嚴重，實際排出給實驗室內設備裝置應用的壓縮空氣風量就會明顯衰減。

有些工業級無油往復式空壓機的品牌為減少因為活塞與氣缸壁磨損產生間隙對於運轉噪音與風量衰減的影響，而設計了二段式壓縮的機體；因為每一個機體的壓縮比變小，所以回漏也會變小，如下圖。

而岩田工業級無油往復式空壓機除了採用上述的二段式壓縮設計之外，另外也設計可以自動補償活塞與氣缸壁磨損產生的間隙，採用專利高分子密合樹脂活塞讓間隙產生時，活塞會自動膨脹補償磨耗掉的間隙，請參考下圖。

更進一步，壓縮熱的高溫也是讓磨耗變大的因素，岩田無油往復式空壓機除了第一段冷卻採用機體皮帶輪風扇之外，另外也設計第二段他力強制冷卻風扇，在停機時仍舊強制冷卻15~20秒以降低機體的內部磨耗，請參考下面照片。

岩田工業級無油往復式空壓機雖然相較於其無油渦卷式空壓機在運轉噪音、能效與耐久程度低；但是相較於其他工業級無油往復式與商用型無油往復式空壓機，則持續較低運轉噪音與維持高能效風量的績效是好很多的。接下來我們就在進一步看看商用型往復式空壓機為何噪音與風量衰減的更快的原因!

商用型往復式空壓機振動噪音與風量快速衰減原因

商用型無油往復式活塞連桿組立結構

我們如果比對本篇分享一開始的圖片，會發現幾個商用型無油往復式空壓機間隙產生之後衰減會加劇的原因。其中就是商用型無油往復式空壓機的活塞長的並不像工業型往復式活塞是圓柱體，而是像一個較大的硬幣一樣。商用型對於活塞與氣缸壁的加工通常採用鋁壓鑄之後粗銑幾刀就套上類似O型環的襯套在活塞上充當活塞環，經過較粗表面的摩擦很快會將襯套磨損，間隙一產生時：

  1. 活塞在氣缸內上下來回作動的傾斜幅度會變大，甚至會造成卡死。
  2. 活塞與氣缸壁傾斜幅度較大也會讓間隙變得更大，壓縮空氣回漏的量會更多。
  3. 由於馬達與機體相連再一起且沒有任何風扇散熱，高溫會讓磨耗更加快速，請參考下圖結構。

這也就是為甚麼商用型無油往復式空壓機在運轉一定不長的時間之後，振動噪音會越來越大，風量會越來越少的原因！也因此商用型無油往復式空壓機對應單一台輕負荷精密儀器設備時是適合的，但是集中供氣配置或者是對應單一台負荷稍微高一點的精密儀器設備或實驗室設備則還是選擇工業級無油渦卷式空壓機或者噪音振動影響不是關鍵時選用工業級無油往復式空壓機較為合適!

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