品質設計測試中心三次元量測儀採用的空壓機系統規劃

由於加工技術的日趨精密, 因此在生物醫學 (Biomedical) / 精密電子 (Electronics) / 航太科技 (Aero Technology) / 能源技術 (Energy & Power) / 精密加工 (Precision Process) …等行業都需要使用三次元量測儀器來設計以及量測擬產出的產品. 三次元量測功能的座標量測儀（Coordinate Measuring Machine, CMM）, 由於許多三次元量測儀器為了提升精準程度以;及加速量測的效率, 所以儀器設備內都會設計有空氣軸承 (Air Bearing; 請參考下圖) 與空氣軸承在三次元量測儀器的位置, 讓精度以及效率做更好的提升.

多數的三次元量測儀結構都採用精密花崗石做為平台，較好的機台會使用00級以上的花崗石。三軸的結構多數會採用花崗石，部分機型則採用鋁合金或鑄鐵，而更高階的機種會使用碳纖、陶瓷或其它複合材質。常見的外型結構為龍門式(或稱移動橋架式)，其他較常見的有單邊架橋式(或稱L橋架式)、雙邊架橋式、懸臂式等。精密花崗岩燕尾台導軌帶有獨特的 單孔槽預載空氣軸承，可在高速下進行精確的運動控制。

三次元量測儀區分為滾珠線性滑軌及氣浮滑軌兩種，滾珠線性滑軌之干涉與變形較大，較少使用於大型的機台；主流則為氣浮滑軌，原理式壓縮空氣在空氣軸承 (Air Bearing)和軌道間形成幾微米 ( um ) 低摩擦阻力的空氣層，亦即空氣軸承浮在軌道上，可輕易移動。

空氣軸承必須承載壓縮空氣, 而由於其精密度以及搭配的三次元量測儀器軌道間有壓縮空氣作為空氣層; 可以想見壓縮空氣品質必須維持一定的品質以上. 我們的經驗是符合ISO8573-1 Class 2.7.2. (含) 以上最好達到Class 2.5.2.則可以確保空氣軸承與軌道的精密程度不受影響以及不至於發生油垢或生鏽影響作動. 三次元量測儀器的壓縮空氣需求規格如下 :

  1. 無油無水 (氣), 且空壓機系統出口或者設備入口前安裝0.01um的精密過濾器.
  2. 操作壓力確保在5 kg/cm2G (含) 以上; 也就是說無油式空壓機選擇時, 選擇7~8 kg/cm2G較為合適.
  3. 實際風量需求依據機型不同, 約略在100~200L/min左右 (以岩田無油渦卷式空壓機來選型則為2馬力的SLP15EF機型~3馬力的SLP22EF機型).

三次元量測儀器在工廠或研發公司的品質設計測試中心以及實驗室有許多的應用, 包括 :

  1. 生物醫學 (Biomedical) : 人工關節, 義肢…
  2. 電子科技 (Electronics) : 電子儀器外觀設計與量測…
  3. 航太工業 (AeroSpace) : 發動機引擎葉輪, 擴散器…
  4. 能源動力 (Energy & Power) : 發電透平機的相關零件,
  5. 其他

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日系空壓機的節能設計理念_以岩田渦卷式與神鋼螺旋式無油空壓機為例

30馬力 (含) 以下無油式空壓機主要是以渦卷式/往復式空壓機為主, 而30~500馬力空壓機則主要是以螺旋式空壓機為主; 有油式空壓機也是類似. 而這個馬力數範圍內的有油式空壓機採用這些類型的數量則佔約整體有油式空壓機的90%以上, 無油式空壓機在數量上則至少也佔75%以上.

資料來源 : 工研院

從上圖我們可以看到工研院的研究指出, 18kW (25hp) 以渦卷式能效最佳, 而55kW (75hp) 至370kW (500hp) 則以螺旋式為較佳選擇; 我們從實務經驗也發現是這樣沒有錯. 主要原因是螺旋式機體的空氣壓力昇壓是依靠機殼與公母兩對轉子的嚙合, 讓容積從吸入口到排氣緣口越來越小所致; 這中間會有公母轉子間的間隙回漏以及機殼個別與公的轉子/母的轉子間的間隙回漏技術克服問題, 機殼與公母轉子越小, 受限於加工精密技術, 相對間隙會越大, 因此小功率的螺旋式空壓機能源效率會大大降低.

日系空壓機品牌因為專注成為全球領導品牌

日系空壓機品牌的戰略主要多是採用專注聚焦於特定領域爭取成為第一的模式; 例如 :

  1. 岩田無油渦卷式空壓機 : 世界最早開發上市, 銷售量與銷售額世界第一.
  2. 北越工業移動式空壓機 : Airman品牌為移動式空壓機世界第一, 全球市佔率超過60%.
  3. 神鋼螺旋式空壓機 : 世界最盛使用壽命的螺旋式空壓機, 乾式無油雙螺旋式空壓機亞洲第一品牌, 全球前三大品牌.
  4. 三國高壓往復式壓縮機 : 鋼鐵與石化行業高壓空壓機暨高壓氣體壓縮機世界前三大品牌.
  5. Mycom冷凍式冷媒壓縮機 : 世界船用冷凍冷媒壓縮機第一品牌.

….

或許與生產各式各樣空壓機品牌的總體營收比較起來不是世界最大, 但是為何日系空壓機品牌能夠締造許多領域的世界第一? 我們深入才發現, 因為專注在特定種類與特定領域的日系空壓機品牌, 因為十分了解客戶的需求以及能夠有更多的時間與資源投入更深化的技術開發, 所以能夠成為世界第一或者是特定領域的領導品牌.

我們嘗試用世界使用台數佔有率最高的功率範圍無油式空壓機 : 日本岩田無油渦卷式空壓機以及日本神鋼乾式無油螺旋式空壓機 來做說明, 闡述為何日系空壓機品牌在特定機型種類能夠成為高可靠度以及節能設計的空壓機.

日系空壓機可靠度與節能設計

空壓機的製造廠商區分成幾個層次, 不同層次的製造商技術能力截然不同, 因此決定能否在業界居於領導地位 :

  1. 組裝工廠 : 採購各種零件部品, 例如 : 採購空壓機機體, 馬達, 變頻器, 熱交換器, 過濾器, 鈑金, 管線…; 然後依據機體馬達協力廠商或者熱交換器廠商的建議匹配後, 組裝起來後販售. (多數中國與印度品牌)
  2. 西工加工組裝工廠 : 工廠有能力進行西工類 (油氣桶, 隔音罩以及鋼板類) 加工; 採購空壓機體與其餘零件部品由外部採購, 再組裝成為整機. (台灣與中國部份品牌)
  3. 設計加工組裝廠 : 具備機體自主加工能力 (例如 : 透過轉子研磨機廠商的指導可以採購其設備加工轉子與機殼) 但是不具備機體完全自主設計能力. (國產與中國部份品牌)
  4. 自主技術工廠 : 基礎材料研究與開發能力 (請參考下圖日本岩田無油渦卷式空壓機高分子密合材料), 機體自主設計開發能力, 精密加工工藝技術以及高度自動化組裝工廠. (多數世界級日系空壓機廠商與少數歐美領導品牌具備此等級)

基礎材料研究開發

岩田無油渦卷式機體密封芯條與機殼金屬材料

渦卷式機體動渦卷與定渦卷齧合精度控制在與頭髮粗細相當的間隙, 因此渦盤的金屬材料必須耐受乾式壓縮的高溫不變形; 動渦盤與定渦盤盤面的磨合仰賴密封芯條, 密封芯條的材質與設計為維持持續節能不回漏, 特殊專利設計與專利材料可以在磨合損耗的間隙透過自動伸展膨脹維持在最佳間隙. 同樣地, 即使是岩田無油往復式空壓機的活塞也是研究開發類似技術, 讓高分子密合材料製作的樹脂活塞能夠自動舒展來彌補活塞環與氣缸壁磨耗的間隙, 並設計雙段壓縮的設計讓能效大大提昇 (請參考下圖).

神鋼乾式螺旋式機體轉子與專利塗層

使用專利塗層與特殊鋼材質取代常見較不耐高溫與水氣的塗層與碳鋼, 並將塗層的厚度控制在50條以內, 比一般的100~130條精密; 運轉過程中, 專利塗層與特殊鋼結合不容易受到壓縮過程產生的高溫與水氣影響而剝落 (參考下列右圖), 與一般設計剝落產生的間隙不僅讓效率衰減超過15%以上, 更容易造成轉子鏽蝕損壞. 這就是為什麼日本神鋼乾式無油雙螺旋式空壓機的機體第一段壽命可以超過9年, 第二段機體壽命可以超過6年 (以年運轉8,000小時為基準) 的原因.

極簡整機設計降低各種損失

岩田無油渦卷式空壓機整機系統

神鋼乾式無油螺旋式空壓機整機設計

空氣管路與彎頭設計採用預鑄精密表面粗度與最小壓損的角度設計, 並且讓管徑以及長度壓損最小化設計; 減少不必要的長度與彎頭也自然提昇整機效率.

協同或自主設計不耗電部品能效降低耗電部品功率

以自主開發高效熱交換器與風扇扇葉以減少風扇功率

不耗電零件部品的設計優化以及高效率畫開發設計, 讓搭配的耗電零件部品採用相對可以達到一定水準功能的系統的功率降低, 達到持續節能的目標; 同樣地, 日本岩田無油渦卷式也是採用相同的技術, 讓節能極緻化 (請參考岩田無油渦卷式空壓機整機系統圖的設計) !

選用低損耗的零件部品並採用高效基準的匹配技術

日本岩田無油渦卷式空壓機採用三菱電器部品以及東芝高效能電機, 並且與廠商偕同開發各式過濾器與熱交換器尋求單一部品的高效化, 並且尋求機體與電機以及控制系統的優化!

日本神鋼採用安川電機與變頻器, 長期合作尋求與機體啟動, 運轉以及廷機過程的最佳可靠/節能曲線, 各種自主設計的控制邏輯以及低損耗部品, 用最穩定可靠以及最節能的單一部品, 加上匹配技術讓節能成為基因!

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高壓氧治療與百分之百無油壓縮空氣

人類或者寵物採用的高壓氧艙(Hyperbaric oxygen chamber) 設備需要100%無油的潔淨壓縮空氣供應，配合艙體容積的大小搭配合適的儲氣桶容量設計為中風、顏面神經失調、組織損傷、醫美或高壓氧植牙、甚至如同我們家人一般的寵物毛小孩或農場動物進行Hyperbaric Oxygen Theraphy治療。

高壓氧氣治療是將病患或者寵物置於高壓艙內，讓他們或它們以一般自然呼吸的方式呼吸1.2 到 2.5 或 3.0 個大氣壓 (ATA) 純氧氣的一種治療方式。

病患或寵物在高壓艙內的呼吸量是平常空氣中氧氣的8至15倍，吸入病患或寵物的純氧溶解於血漿中提昇了組織內的氧氣含量，相當於1/3紅血球攜帶氧氣的功能。

採用工業等級的無油渦卷式空壓機對應單人高壓氧艙、多人高壓氧艙以及寵物高壓氧艙的治療應用可以滿足中小型高壓氧艙的穩定操作; 因為高壓氧艙的治療過程無法容許有油污讓人體或寵物吸入、也不容許空壓機失誤停機或供氣不穩定造成治療過程不順暢。瞭解更多無油渦卷式空壓機系統在高壓氧艙應用，以及設計規劃高壓氧艙空壓機系統，歡迎聯繫咨商交流。

無油渦卷式空壓機就是岩田,可靠！

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#未來服務工業
#岩田無油渦卷式空壓機
#牙科高壓氧植牙
#動物高壓氧艙治療

為何食品飲料廠採用的有油式空壓機系統應與研發實驗室用氣獨立分開?

今日有機會參與食品飲料行業TQF的年會, 期間與許多業界先進交流切磋; 不少業界先進提到他們採用有油式空壓機系統而且使用食品級潤滑油. 他們家的研發實驗室精密科學儀器是從工廠的空壓機系統管路分接出來提供使用, 並且在空壓機房源頭就已經有使用過濾器與活性碳來做過濾.

與許多先進相互討論交流的過程, 我們感到很開心的是大多數食品飲料工廠即使沒有採用無油式空壓機系統, 也都能夠採用較高成本的食品級潤滑油盡量確保工廠生產的食品安全; 上面的交流中, 我們也嘗試提出一些可以再深入探討的議題 :

  1. 按FDA的規範, 食品飲料工廠採用食品級潤滑油在食品安全部分是可以被接受的, 但是仍舊必須滿足每m3含量不得高於10ppm的規範.
  2. 按照國際食品飲料行業英國BCAS或德國VDMA甚至美國FDA/USDA的壓縮空氣指南規範; 壓縮空氣品質直接接觸或間接接觸應符合ISO8573-1 Class 1.2.1 或 2.2.1; 而間接接觸低風險製程則應符合Class. 2.4.2.的壓縮空氣品質等級. 這樣的壓縮空氣品質等級指的是末端製程現場, 所以空壓機房系統出口的壓縮空氣品質符合不代表末端製程的壓縮空氣品質符合.
  3. 食品飲料工廠採用有油式空壓機系統以及食品級潤滑油雖然可以符合ISO 22000以及HACCP22000的認證規範, 但是研發實驗室的問題不在於食安, 而是在於昂貴的精密科學儀器使用的壓縮空氣如果有油或有水, 油汙可能造成精密儀器堵塞, 水氣可能造成精密儀器生鏽或故障, 甚至兩者都有極高可能造成精密儀器的經度受到影響.

過濾器無法完全擄獲捕捉油霧與油氣

過濾器的濾材除了有真實的濾效需要確認的考量之外 (最好選用有國際認證的過濾器), 濾材始終會有飽和的時間點 (十分難掌握), 尤其在捕捉油霧與油氣部分, 許多國際國濾器大廠沒有人敢保證一定時間具有標稱的濾效. 因為濾材隨著時間會越來越接近飽和, 濾效會逐漸衰減; 而且過濾的過程環境與空壓機的油耗量是極大的變數, 十分難以掌控. 事實上, 幾乎不可能說沒有油氣經由管路跑到末端製程的! 下面照片是有油式空壓機系統與吳油是空壓機系統的管路內部油垢情況.

這些不論是一般工業用潤滑油或食品級潤滑油油氣在空壓管內的累積, 對於食品飲料工廠的末端製程, 並不影響食品安全規範的要求; 但是如果油氣積累在精密科學儀器的內部可能造成堵塞, 水氣則可能造成電磁閥短路故障以及部品生鏽, 並且讓精密科學儀器的測量精度與取得的數據產生不利影響!

日本食品飲料工廠將研發實驗室與工廠用氣分開

無油式空壓機的購置成本的確高於有油式空壓機, 有油式空壓機的成本費用發生主要在於後續的維修保養費用, 尤其是採用食品級潤滑油的成本高出一般工業潤滑油不少. 但是始終有超過60% (台灣則超過80%) 的食品飲料工廠採用有油式空壓機, 大部分則也採用食品級潤滑油!

但是再用氣量較少的研發實驗室, 考慮到避免昂貴的精密科學儀器受到油氣堵塞與影響實驗數據精度, 大多數會與工廠用氣分開, 採用無油式空壓機; 主要原因包括 :

  1. 保護精密科學儀器 : 避免損壞與影響數據精度.
  2. 保護科學家與研發工程師 (空氣品質) : 實驗室通常是密閉空調空間, 用氣過程釋放的壓縮空氣會產生揚程 (一般約30分鐘才會沉澱落地); 除了可能影響無塵室等級空氣品質規範, 更重要的是影響科學家與研發工程師們的身心健康!
  3. 保護科學家與研發工程師 (噪音值) : 寧靜的實驗室環境是必要的, 除了讓研究員能夠專注以及獲得寧靜的心情, 也可以避免鄰居的申訴與抗議!
  4. 工廠與實驗室使用的壓縮空氣品質等級不同 : 在有工廠的企業, 我們通常會將壓縮空氣區分為PA (Plant Air) 與 IA (Instrument Air); 兩者因為IA是提供給精密儀器使用的壓縮空氣, 所以其必須無油與無水, 固態顆粒也必須控制在可接受範圍的數量. 如果PA的用氣量大出不少 (例如: 食品飲料工廠產線), 則兩者區分單獨提供IA等級的壓縮空氣給研發實驗室可以有效地同時達成節省成本以及保護資產的目的!

保護公司最重要的資產 : 研發工程師與科學儀器

日本食品飲料行業會將工廠用氣與研發實驗室用氣獨立區分的主要原因是因為想要保護研發工程師與精密科學儀器, 在日本或歐美研發實驗室幾乎大多會採用無油式空壓機系統, 甚少採用多重過濾的方式來建置, 因為後續的維護成本與壓縮空氣品質的不確定性相對高出不少, 影響研發實驗室的精密科學儀器反而得不償失!

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日本研發實驗室第一品牌岩田無油渦卷式空壓機有哪些獨特價值?

研發實驗室的空間通常是獨立於工廠或者是位在工廠辦公大樓的精華地段, 而科學家, 研究員, 研發工程師, 研究助理通常是一群需要高度專注的族群; 長年為機構或企業未來五年到三十年的發展努力, 也因此經常以實驗室為家! 寧靜以及優質空氣品質的環境對於這群菁英身心健康與工作效率有著重要性影響!

未來服務工業引進日本研發實驗室空壓機第一品牌進入台灣, 因為其下列獨特的價值, 而深獲日本研發實驗室青睞與採用, 讓我們來看看岩田無油渦卷式空壓機有哪些獨特價值?

百分之百無油國際認證證書取得

新藥實驗室或者是高科技實驗室採用許多高精密儀器來進行各種實驗數據的測試與取得, 壓縮空氣中必須確保無油以免讓精密儀器由於油氣或油垢堵塞而失效或者失去應有的精度; 無水(氣), 無粉塵顆粒乃至於無微生物在在都是為了確保實驗結果變數的控制. 如何確認空壓機是無油的, 通常可以在空壓機系統建置完成的時候委託第三方進行系統確認無油, 而空壓機如果已經由第三方國際認證, 提出認證證書那也是一種可以被接受的方式; 岩田無油渦卷式空壓機獲得TUV第三方國際百分之百無油的認證證書取得, 讓第三方幫我們驗證無油!

世界最低噪音的工業級無油式空壓機

寧靜的低運轉噪音是密閉空調空間的研發實驗室十分需要的條件, 我們在台元科技園區解決不少因為實驗式空壓機運轉噪音過高, 引起鄰居抗議申訴的案件; 當然, 既然連鄰居都受到影響, 自己的研發實驗室同仁更是不勝其擾! 被第一次的空壓機啟動聲音嚇到, 就會一直分心留意下一次空壓機啟動的聲音以避免再次被驚嚇到….

IC設計測試中心空壓機系統_隔音罩打開噪音仍舊十分低 (雙模組10馬力無油渦卷式空壓機)

直立式設計佔地空間小

實驗室通常有許多重要的精密科學儀器, 小小的研發實驗室空間需要有效的擺放進去各種儀器設備, 而且必須考慮後續可能還有其他研發專案的儀器空間; 岩田內建不銹鋼空氣桶以及可以選配露點攝氏5~15度C的乾燥機(器). 如果需要更低的壓力露點空氣品質, 我們也可以協助規劃設計低露點膜管式乾燥器或者是吸附式乾燥機來達成需求!

多模組設計節省電費與維護保養費用

需要多少風量就啟動多少模組, 不需要的時候停機最省電; 均等磨潤設計確保每個模組運轉時間差異小於一小時, 延長服務保養跨距, 大大節省服務保養費用!

世界壽命最長的渦卷式機體

日本岩田是世界第一台商轉的無油渦卷式空壓機, 上市至今已經超過30年, 累積超過60萬台, 每年銷售超過4萬台; 機體壽命至少30,000小時較市面上同業15,000~20,000小時高出50%至一倍的機體壽命. 更換機體之後, 整機仍舊可以繼續使用, 是研發實驗室職涯耐久可靠的高品質空壓機!

疫苗有三價, 您的研發實驗室空壓機有幾價保護 您在研發實驗室無後顧之憂?

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光學防震桌用無油渦卷式空壓機系統

實驗室特殊用途的光學防震桌通常使用在需要控制精準水平以及避免因為環境或使用所造成影響實驗室設備精度的風險; 為了有效防止因為震動造成量測上的影響, 防震桌桌面多採用提升表面強度高載重力吸震的蜂槽式結構, 其中氣浮式防震4組或6組設計有Damper阻尼的支撐架則採用氣體感應器 (或稱活塞式震動隔離器) 來平衡確保固有頻率在1.0~2.5Hz內以維持水平與消弭上下震動.

氣浮式光學防震桌的壓縮空氣需求

一般使用氣浮式光學防震桌會需要使用 5.0~6.0 bar 的操作壓力來做為輸入壓力, 至於實際需求風量則依據各家的光學防震桌設計與型式規格不同而有差異. 以日本岩田的無油式空壓機為例, 通常是需要 1/2hp~2.0hp 的機型 (34L/min~170L/min @ 8.0 bar), 當然岩田空壓機的操作壓力可以由4.0~8.0自由調整, 但是調整操作壓力風量不變, 但是可以降低電源耗功. 岩田常見適用光學防震桌的機型如下 (內置空氣桶與內置乾燥機) :

我們想要不厭其煩的交流, 我們仍舊發現有許多客戶的空壓機系統並沒有過濾器與乾燥機, 筆者到不少客戶的高科技廠房或實驗室執行汰舊換新空壓機系統, 許多客戶的協力廠商或許是沒有提案 (因為沒有考慮到客戶的製程設備會受到影響, 而這些科學儀器或設備單價遠遠比空壓機系統還要高出不少), 也或許是客戶提出的需求沒有這些潔淨乾燥裝置, 當我們將設備的公快插頭取下時, 管路回流的冷凝水立即噴了出來 : 可以想見客戶的設備電磁閥與有精度的部品應該受到相當程度的損傷….我們可以從光學防針桌的安裝手冊看出設備是有控制氣源的電磁閥與吸震的部品, 這些也是我們需要加以留意壓縮空氣品質, 確保設備儀器的壽命與功能可以持續確效!

集中供氣或者分散供氣?

集中中央供氣模式是指研發實驗室依據各種區域設備的耗氣需求進行調查與分析之後, 選定一個位置放置所有設備需求的空壓機系統 (空壓機+儲氣桶+乾燥過濾排水裝置), 並且透過空氣管路的設計提供給所有實驗室科學儀器或功能使用. 我們經常看到坊間的空壓機是針對精密儀器一對一配套提供, 這樣的方式有一個優點就是可以隨著科學儀器一起搬移, 但是缺點就是需要更多的空間與水電配置來搭配. 中央供氣的集中式設計, 能夠依據實驗室各種科學儀器由中央機房提供最常使用的壓縮空氣品質, 而在末端依據各種科學儀器的空氣品質需求彈性搭配小型乾燥過濾裝置, 達到節約與省電的目的. 由於實驗室通常空間規模較小而且寸土寸金, 因此我們通常也考慮到寧靜環境的要求, 會建議採用中央集中供氣模式, 配置模式通常如下 :

日本岩田實驗式空壓機解決方案

日本岩田除了耐久可靠之外, 寧靜低噪音也是重點, SLP-Prime系列二馬力與三馬力的噪音值世界最低達到41dB(A)與44dB(A)的境界; 更重要的是標配內置空氣桶也可以選配內置乾燥機, 大大節省空間.

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實驗室醱酵槽用靜音無油渦卷式空壓機系統

實驗室發酵槽(系統)歸納分析

實驗室細胞培養或是發酵會採用較小型的發酵槽來執行研發測試驗證等任務；我們來看看實驗室發酵槽或者是原地滅菌SIP發酵系統對於壓縮空氣氣源供應的需求，包括 : 需求流量、操作壓力以及壓縮空氣品質 (流量需求與操作壓力通常會依據各家實驗室發酵槽設計略有差異)。

範例1.

範例2.

範例3.

實驗室醱酵槽用壓縮空氣規格需求彙總

由於實驗室與量產的流量需求是不一樣的，但是在操作壓力，壓縮空氣品質的要求卻是相近的。我們以實驗室為歸納分析為基礎，整理實驗室發酵槽用的空壓機系統應該具備的規格提供各位科學家與實驗室工務專業參考。

  1. 流量需求 : 30L/min ~ 600L/min (實際上, 600L/min的規格已經有許多應用在工廠的生產量產應用了; 因此，實驗室相對已經較大的應用會落在400L/min以下的流量需求)。
  2. 操作壓力 : 發酵槽內的壓力通常落在2.0 ~3.5 bar左右; 但是系統或設備氣動閥的壓力需求通常被設定要求在6.0 bar (我們的經驗告訴我們氣動閥需求壓力通常在4.5~5.0 bar，可能是原廠擔心壓降問題，所以放大操作壓力裕度的規格)。目前看到最高的壓力需求為7.0 bar，也因此如果考慮空壓機的起停壓力設定，空壓機的運轉壓力區間停機壓力以8.0 bar就可以滿足各種發酵槽設備的操作壓力需求 (當然各種空壓機的停機壓力通常是可以往下調整，但是最高設定壓力往往無法再往上調；例如 : 空壓機操作壓力最高7.5 bar要調到8.0 bar就往往辦不到或者調了後續會影響空壓機可靠度與壽命)。
  3. 壓縮空氣品質 : 所有的規範都要求壓縮空氣必須是無油 (不含油分或任何油氣)，除水 (乾燥的)，並且正常應該是必須攔阻固態顆粒或粉塵；部分設備會標註系統出入口必須滅菌或者是使用可以重複使用可以滅菌0.2µm的過濾器，部分則是提到0.01µm可以重複滅菌的過濾器 (這個地方有幾個需要明確化的規格，包括除水氣 (濕氣) 要到何種程度? 以及滅菌通常分為攔阻擄獲的捨棄型薄膜式過濾器與蒸汽殺菌過濾器，0.2µm或0.01µm通常是可以做固態顆粒攔阻與具備過濾油霧的效果，對於病毒或者細菌可能仍mesh仍稍微大一些)。

實驗室發酵槽用空壓機系統需要再澄清項目

壓力露點 (Pressure Dew Point)

壓縮空氣的乾燥程度通常以壓力露點 (P.D.P) 來表示，例如 : 壓力露點 10℃ 是指在7kg/cm2G的壓力下，在環境低於 10℃ 時，該壓縮空氣中的水氣就會部分成為飽和水氣, 然後變成顯形的冷凝水凝結出來。這時候可能會有許多影響，包括 : 如果是進入發酵槽可能會影響比例的形成以及細菌的孳生 (因為管路可能因為洩漏而有些微細菌在FAT TOM定理條件下孳生)；如果是在藥品製造包裝時產生，可能會讓藥錠後續在包裝盒內反潮。

通常如果可以控制氣體的含水量至壓力露點-26℃以下以抑制微生物的孳生。這樣的壓縮空氣乾燥程度一般的冷凍式乾燥機處理過後的壓縮空氣是無法達到這樣的乾燥程度；因此，有必要時必須進一步選用膜管式乾燥器 (P.D.P 3℃~40℃) 或者 吸附式乾燥機 (P.D.P. -10℃~-70℃)，選用的產品最好是有經過國際認證並取得證書的產品解決方案。

微生物滅菌/擄獲攔阻

空壓機的來源是取自大氣, 大氣中則會因為環境的不同而有不同的汙染物質 (請參考下圖)；大氣中的細菌或病毒經過乾式無油渦卷式或乾式無油螺旋式空壓機壓縮機體，由於乾式壓縮的壓縮熱溫度會達到160℃以上，因此具有高溫殺菌的效果。但是，空氣桶/管路本身內部或接合處可能產生洩漏，大氣有可能滲入其中並帶進些微細菌或病毒，經過管路傳輸旅行以及條件孳生；因此，末端可能需要依據需求在進入發酵槽的壓縮空氣入口安裝滅菌過濾器或要求濾效精度的過濾器，出口也通常會安裝可以重複使用的過濾器。

通常藥廠在空壓機系統機房進入介面前就會安裝除菌過濾器，請參考下圖；在於末端設備出入口安裝0.2µm或0.01µm過濾精度 (除油效率0.01mg/m3)的精密過濾器。

空壓機操作壓力

上述分析的發酵槽需求的操作壓力最高落在6.0~7.0 bar之間，我們通常會以此為空壓機啟動運轉的設定壓力，以避免壓力往下掉至要求值以下影響設備的操作順暢與實驗品質; 而空壓機的最高使用壓力 (或者說是最高停機壓力) 建議與啟動壓力至少有1.0 bar的壓差, 主要原因是可以避免空壓機頻繁起停，因此可選型最高壓力 8.0 bar者最佳。

實驗室醱酵槽用空壓機系統的解決方案

日本岩田乾式無油渦卷式空壓機

應用在實驗室發酵槽應用，未來服務工業會建議選型岩田Smart Air系列 1~5馬力 (實際打到8.0 bar 流量64~425L/min) 無油渦卷式空壓機；主要原因是實驗室需要寧靜的環境，這部分該系列最低噪音介於41~49dB(A)，在該馬力範圍是全球最靜音的無油式空壓機機型。

而且佔地面積極小，在寸土寸金必須利用空間的實驗室而言，這是一個極為重要的考慮因素之一；空壓機本身內部有標配不銹鋼空氣桶 (不同馬力機型配置5L、20L以及35L空氣桶) 選配內置冷凍式乾燥機機型能夠節省更多的空間作為其他利用。

乾燥過濾系統規劃配置

一般我們都會選擇具有國際第三方認證證書取得的解決方案，原因是可以確保一開始就是質量明確的產品解決方案，包括 :

  1. 冷凍式乾燥機。
  2. 吸附式乾燥機 (或 膜管式乾燥器)。
  3. 管路過濾器與精密過濾器。
  4. 除菌過濾器。
  5. 末端過濾器。
  6. (自動) 排水器。
  7. 其他。

壓縮空氣品質監控管理

許多過濾器或者是吸附式乾燥機的耗材經國一段時間的使用，過濾效能就會開始呈現下降的趨勢，國際品牌過濾器通常會針對濾效提供12個月的驗證與保證，但是其餘的設備或者管路的密封品質可能產生些微變異影響壓縮空氣品質；所以必要時保持在線監控壓縮空氣品質也是一種重要任務，並且可以直接落實在實驗室認證或藥廠認證制度的SOP上。

未來服務工業提供系統客製化的壓縮空氣品質在線監控，針對有需要嚴格控管壓縮空氣品質的客戶提供IIoT解決方案。

無油渦卷式空壓機長期租用服務

研發實驗室往往隨著任務的變化而實驗設備會有變動，也因此會針對空壓機的馬力數或者流量需求產生變化，也有可能因為特定非長期的專案而有用氣需求的變動。讓客戶安心輕鬆地使用好的產品系統服務方案是未來服務工業的企業使命，我們希望藉由GoUseAir長期租用服務方案提供客戶提升生產力以及增加營運彈性的價值，GoUseAir方案內容包括 :

  1. 設備免押金以積極落實使用權取代所有權。
  2. 租金固定 : 免再承擔非預期內的額外維修保養費用；出租方在合約範圍內有義務在承租方急需時提供備機供氣。
  3. 彈性換機 : 4年48期合約期間實驗室承租方有權利行使兩次大換小或者小換大的權利。
  4. 由租轉購 : 合約期間實驗室承租方得行使由租轉購權利。
  5. 售後租回 : 採用買斷模式的實驗是可以在四年內要求未來服務工業依據雙方約定的價格購回，並再以雙方合意已約定租金再行租回使用提高營運彈性。

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蝸牛 : 謝謝 您們環保愛地球保護我!

空壓機系統含油(氣)對精密儀器與實驗室環境有何影響?

許多使用有油式空壓機的客戶會分享他們使用三道過濾來確保潤滑油氣跑到現場，筆者想要利用一些國際頂尖過濾器品牌的規格表以及實際現場的照片來說明，也同時來報告為何許多使用精密儀器的公司研發實驗室或工廠，通常不太會使用有油式空壓機的原因。

先來看一下精密儀器的壓縮空氣需求規格

下表是一款實驗室應用的雷射粒徑分析儀，事實上大多數的精密儀器除了風量與操作壓力的需求不太一樣之外，對於壓縮空氣的品質通常都是無水, 無油且符合一定數量固態顆粒的條件, 甚至要求必須無微生物檢出 (Oil Free, Germ Free and Low Dew Point–>Free of dry containments, moisture and oil)。精密儀器既然有用到壓縮空氣, 那肯定會有入口+流道+電磁閥件+關鍵部品+出口, 任何一處遭受汙染難免影響精度!

再來看看世界第一品牌過濾器的產品說明

Parker是世界最大的工業過濾濾材與過濾器品牌，也是業界認可最專業的過濾與乾燥專家；國際與台灣許多大型半導體, 光電廠與生技製藥廠…等公司指定採用；主要原因是其多數產品均經過國際第三機構認證證書取得，Parker在業界具有權威領導地位的可信度。

強調過濾器產品提供12個月的濾效保證，但是各位可以看看ACS (過濾潤滑油或空氣含油分的活性碳過濾器並沒有提供12個月的濾效保證) 告訴大家的是何時更換過濾器：當發現有油氣被偵測觀察到的時候。並不是該品牌騙人，因為固態顆粒確實是可以確保被攔阻下來，但是油氣是任何一家品牌過濾器都不敢保證一定時間內是可以完全被擄獲攔阻下來的。

過濾濾材的效果隨著使用的時間越長，濾材飽和程度會越來越高，濾效會逐漸降低。當然，過濾器品牌的技術還是最重要的因素；否則很難相信標示相同規格的過濾器，Parker可能數萬至數十萬元，中國產品或濾材來台組裝只要幾千元到幾萬元的原因在此。（筆者幾年前曾經解剖一組管路前置過濾器，所謂濾材是用類似紙巾材質取代了玻纖材質；當然玻纖等級, 孔目Mesh大小密度, 幾層與折疊方法也有差異而造成效果與成本各異）。

油氣跑到精密儀器會有何可能情況?

以下是潤滑油或大氣中的油氣跑到現場可能的情況，我們以簡單的說明圖片的狀況：

  1. 第一張圖：左側為有油式空壓機系統的管路內壁有油膜或油垢積累; 我們經常在許多研發實驗室看到精密加工機械 CAD/CAM 主軸利用壓縮空氣形成主軸內正壓高於外部大氣壓力來作氣封，避免其他物質進入內造成壽命縮短或損害。或者是精密儀器中有許多電磁閥, 噴嘴, 位移部品元件由於壓縮空氣中含有油氣會如同左側的空壓管內壁形成油膜或油垢，造成精準度偏離或者壽命簡短。
  2. 第二張圖：油氣跑出管路由令的接縫處，我們可以類推在精密儀器的許多系統部品利用壓縮空氣完成動作或任務後, 壓縮空氣藉由設計的空氣流道排出外部的；壓縮空氣含有油氣對於科學家, 研究員或工程師都不是好的情況，通常密閉空調空間內的揚程也需要20~30分鐘才能夠沉澱下來。
  3. 第三張圖：壓縮空氣中含有油氣而且乾燥程度控制的不是很好，如果潤滑油氣與冷凝水結合而造成油乳化；有一些謬誤的說法，一些維護設備的工程師會告訴筆者壓縮空氣中有油氣剛好可以來潤滑氣動閥或氣壓缸。通常油氣經過管路到設備後，品質已經劣化甚至油乳化，不但無法達到潤滑的效果，反而造成氣動閥與氣壓缸的損傷。況且研發實驗室避免油氣汙染影響研究成果, 就算設備有使用潤滑油, 材質也必須有特殊要求，另外也不一定適合氣動閥或氣壓缸，有些高端的閥類甚至設計的是自潤材質…。

過濾器濾材飽和失效過程

三道過濾每年花費的費用加上更換工資至少萬元以上，有安裝固然也是好事，可是筆者往往發現許多實驗室機構或壓縮空氣要求高潔淨度的工廠的空壓機系統並沒有依據ISO 8573-1設定一定的壓縮空氣品質規範，這也是我們想要建議工廠或者研發實驗室需要考慮的…。

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研發實驗室空壓機選型重點–別因為在意下次何時空壓機啟動而分心!

科研場所科學家, 研究員與工程師們通常需要一定的專注力執行研究開發的實驗, 噪音值最好控制在 50dB(A) 以下; 我們從衛服部與環保署的資料中發現, 不同程度的噪音值對於人類的身心健康有不同程度的影響!

一些客戶告訴筆者, 被自己研發實驗室的空壓機啟動運轉的聲音嚇一跳, 接下來的十幾分鐘裡, 內心一直在注意空壓機何時會再啟動以免自己再次被嚇到….

該位客戶歐美實驗室應用前三大進口品牌的無油往復式實驗式空壓機運轉的聲音我們把它錄下來, 讓我們來聽聽運轉的聲音….

日本的市場具有一定的特殊性, 與台灣一樣寸土寸金, 工業與商業區域緊臨住宅區域, 因此對於噪音值的管控相對要求較高; 政府為避免噪音汙染制定較高標的管制標準, 企業為了避免鄰居的申訴與影響自己員工的身心健康, 大部分的日本空壓機都相對低噪音! 來聽聽看日本岩田無由渦卷式空壓機的運轉噪音影音.

請留意運轉壓力因為空壓機運轉持續上升中….

寧靜的實驗室環境確保科學家們身心健康與工作效率

41dB超靜音研發實驗室機型的開發純粹是為了滿足實驗室對於環境寧靜程度的要求; 否則要避免鄰居申訴只要低於50dB就可以達到, 低噪音可以大大的提升科學家們的工作效率以及身心健康, 當然也避免了遭到鄰居投訴或申訴的風險!

SLP-15EFPD 噪音值 41dB / SLP-22EFPD 噪音值 44dB

優質環境才能夠讓科學家與研究員, 工程師們專注安心, 也才能夠做好敦親睦鄰, 讓國家與企業的根基穩固發展!

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研發實驗室空壓機系統選型有何重點?

研發實驗室或品質設計測試中心大多為環境有一定要求的科研場所, 必須控制環境變數, 尤其生醫製藥與IC半導體或者光電實驗室, 更加必須在意空壓機系統的規劃建置. 研發實驗室的特點簡單彙總如下:

  1. 恆溫恆濕的密閉空調空間, 甚至必須符合一定的環境空氣品質要求。
  2. 許多使用到壓縮空氣的科學儀器因為精密程度極高、具有工作穩定、操作簡單以及使用安全性考量等, 因此對於壓縮空氣品質都有相當的要求。
  3. 科學家, 研究員或是工程師經常必須在實驗室裏面執行任務, 因此能夠維持良好的工作環境 (包括: 空氣品質以及寧靜程度), 對於實驗室是相對重要的考慮因素。
  4. 研發中心, 實驗室或品質設計測試中心通常位於商辦或者是廠辦大樓。

研發實驗室對空壓機系統的需求

由於上述的實驗室環境與科學儀器任務, 研發實驗室對於空壓機系統則有下列的需求條件:

  1. 符合需求的壓縮空氣品質規範–必須按照實驗室的種類, 等級以及環境空氣品質控制要 求, 設計符合相對於 ISO 8573-1 的壓縮空氣品質規範。在各種空氣壓縮機中，無油空氣壓縮機可以排出高質量的壓縮空氣，而普通空氣壓縮機需要添加太多的後處理設備來過濾。該無油空氣壓縮機在整個運行過程中不需要添加空氣壓縮機油，只需要簡單的純淨水來維持潤滑，因此排出的壓縮空氣品質非常高，不同於普通空氣壓縮機排出的壓縮空氣，該壓縮空氣含有大量油分子，對用戶匹配的其他設備造成不同程度的腐蝕。無油空壓機是需要高質量壓縮空氣的保證。大部分的淨化實驗室用空壓機都是用的無油空壓機。
  2. 靜音 (噪音值) 的要求相對高–研發中心或實驗室坐落於商辦或廠辦或專業園區往往需要相對寧靜的空間環境; 甚至有些空壓機系統設備放置於辦公室內部, 噪音值必須加以管控。一般淨化實驗室用空壓機噪音控制在55分貝左右，但為了保證工作人員擁有相對安靜的工作環境，建議選擇50分貝以下的靜音型空壓機。
  3. 佔地空間越簡潔越小越好–商辦或廠辦的實驗室寸土寸金, 又要能夠以科學儀器以及各種實驗設備為主, 所以能夠越簡潔節省佔地空間越好。
  4. 工作安全操作簡便–淨化實驗室用空壓機在安全上必須達到要求，要通過國家相關認證，譬如ISO 8573-1壓縮空氣品質國際認證、勞動部第二壓力容器證明的不銹鋼空氣桶以及國際上通用UL或CE認證…等。人性化的操作，能大大節省用戶的時間。
  5. 穩定供氣確保壓縮空氣品質與壓縮空氣流動–科學儀器的精密程度甚高, 確保壓縮空氣品質的設備確效, 以及壓縮空氣壓力的穩定有助於實驗設備或科學儀器的精度與穩定性。實驗室工作氣壓大多在0~8bar可調，需要符合一般實驗設備的氣壓要求; 穩定的氣體需求為確保穩定和連續的氣體流動，因此對空氣壓縮機工作的穩定性有很高的要求。建議選擇品牌的研發實驗室用國際品牌空壓機。畢竟，很多空壓機品牌，一些價格低、質量差的產品很難保證穩定持續的工作。

岩田無油渦卷式空壓機的獨特價值

四大特點

兩大優勢

一, 佔地面積業界最小 (標配不銹鋼空氣桶與選配內置乾燥機更省空間)

二, 多模組設計降低停機風險 (7.5hp以上)

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日本岩田空壓機應用場合